Электропитание устройств связи - Бушуев В.М.

Author: Бушуев В.М.
Tags: электротехника электрическая связь электроника
Year: 1986
Similar
Электропитание устройств связи
Электропитания устройств связи железнодорожного транспорта
Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи
Абонентские устройства для связи с ЭВМ
Text
                    Ж;
В. М. Бушуев
.ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ
УСТРОЙСТВ
СВЯЗИ
Допущено Министерством связи СССР,
в качестве учебника для учащихся
электротехникумов связи,
специальностей 0708, 0709,
0733, 0734, 0735, 0736
Scanned by Sq
^Jer.frikzona;
ББК 32.889
Б90
УДК 621.31 (075)
Бушуев В. М.
Б90 Электропитание устройств связи: Учеб, для технику-
мов.— М.: Радио и связь, 1986. — 240 с.: ил.
Рассматриваются устройство и принцип действия трансформаторов, элек-
трических двигателей, генераторов, источников электрической энергии посто-
янного тока и других устройств, применяемых на предприятиях проводной
связи. Особое внимание уделяется выпрямлению переменного тока, стабили-
зации напряжения и тока, электроустановкам пятания устройств и систем
телеграфной и телефонной связи.
Для учащихся техникумов связи проводных специальностей.
2402020000—104
Б ~М6(0~1)~-86	101-86
ББК 32.889
Рецензенты: Куйбышевский политехникум связи
и Минский электротехникум связи
Редакция литературы /по конструированию
и технологии производства РЭА
Учебник
Владимир Михайлович Бушуев
ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ УСТРОЙСТВ СВЯЗИ ‘
Заведующий редакцией П. И. Никонов. Редактор Ю. И. Суханов.
Переплет художника Ю В. Архангельского. Художественный редактор Т. В. Бусарова.
Технический редактор Т. Н. Зыкина. Корректор Т. В. Дземидович
ИБ № 1370
Сдано в набор 29 11.85	Подписано в печать 25.02.86	Т-02896
Формат 60Х90’/1е Бумага типогр. № 3 Гарнитура литературная Печать высокая
Усл. печ л. 15,0	Усл. кр.-отт. 15,0	Уч.-изд. л. 17,19	Тираж 35 000 экз.
Изд. № 19993 Зак. N» 135 Цена 95 к.
Издательство «Радио и связь». 101000 Москва, Почтамт, а/я 693
Московская типография N? 5 ВГО «Союзучетиздат»
Й01000 Москва, ул. Кирова, д. 40
© Издательство «Радио и связь», 1986
ПРЕДИСЛОВИЕ
l
J
Развитие Единой автоматизированной сети связи стра-
ны (ЕАСС) базируется на внедрении новой электрон-
ной аппаратуры, устойчивая и качественная работа ко-
торой во многом предопределяется возможностями эле-
ктропитающих устройств (ЭПУ) и токораспределитель-
ных сетей предприятий, а также источников вторично-
го электропитания (ИВЭ), входящих в состав аппара-
туры связи.
Широкое использование в аппаратуре связи новых-
элементов и устройств и значительная ее концентрация
на предприятиях связи требуют резкого повышения на-,
дежности средств электропитания, стабильности выход-
ных напряжения И тока. Следствием этого явилась не-
обходимость применения разнообразных преобразова-
телей электроэнергии и стабилизаторов. Поэтому в на-
стоящем учебнике по сравнению с изданным ранее ши-
ре и полнее изложены вопросы построения преобразо-
вателей, стабилизаторов, установок бесперебойного пи-
тания (УБП), токораспределительных сетей и аппарату
ры междугородной связи. При этом основное внимание
уделено современным устройствам с использованием им-
пульсных методов преобразования и стабилизации на-
пряжения и тока.
В конце книги приведен список литературы для бо-
лее глубокого изучения курса. ,
Отзывы о книге просим направлять в адрес изда-
тельства «Радио и связь»: 101000, Москва, Почтамт,
а/я 693.
Глава 1. ТРЕХФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
СИСТЕМЫ И ТРАНСФОРМАТОРЫ
1,1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
О ТРЕХФАЗНЫХ СИСТЕМАХ
-Под трехфазной симметричной системой э.д.с. понимают сово-
купность трех синусоидальных э.д.с. одинаковых частоты и амп-
литуды, сдвинутых между собой то фазе на 120°. График мгновен-
ных значений их изображен на рис. 1.1,а Чтобы отличить три
э.д.с. в системе, одну из них обозначают через еа, отстающую от
нее на 120° — через еъ и опережающую на 120° — через ес. После-
довательность прохождения э. д. с. через одинаковые значения (на-
лример, через нулевое значение) называют последовательностью
фаз.
Т(рехфазная цепь состоит из трехфазной системы э. д. с. (гене-
ратор), трехфазной нагрузки и соединительных проводов. Под
фазой трехфазной цепи понимают участок цепи, по которому про-
текает один и тот же ток.	.
Рис. 1.1. Трехфазная симметричная система
4
Обмотки фаз генератора, три однофазных генератора или три
нагрузки можно соединить в звезду <или в треугольник. На рис.
1.1,6 показана трехфазная цепь, генератор и нагрузка которой со-
единены в звезду, а на рис. 4.1,в — цепь, в которой нагрузки со-
единены в треугольник. Возможны варианты включения генерато-
ров и нагрузок в схемы звезда/треугольник и наоборот.
При соединении обмоток генератора звездой (рис. 1.'1,6) точку
О, в которой они объединены, называют нулевой '(центральной)
точкой генератора. Нулевой точкой нагрузки 01 называют точку,
в которой объединяются выводы трехфазной нагрузки. Нулевой
провод трехфазной цепи соединяет между собой точки 0 и Оь В
симметричных трехфазных цепях нулевой провод может не при-
меняться.
Протекающие по проводай трехфазной цепи токи называют ли-
нейными токами /л, а напряжения между проводами — линейными
(междуфазными) напряжениями С/л. Каждая из трех обмоток ге-
нератора является, фазой генератора, а каждая из трех нагру-
зок — фазой нагрузки. Токи, протекающие в обмотках фаз гене-
ратора и в нагрузке, называют фазовыми токами /ф, а напряже-
ния соответственно — фазовыми напряжениями С/ф.
Соотношения между напряжениями и токами. Определение
мощности. При соединении обмоток генератора в звезду линейное
напряжение связано с фазовым соотношением Ил =
• Линейный ток 1Л равен фазовому току /ф генератора. 1Прм со-
единении обмоток генератора в треугольник линейное напряже-
ние равняется фазовому.
Если нагрузка соединена в звезду, то линейный ток равен фа-
зовому. В случае соединения нагрузки в треугольник линейные
токи не равны фазовым и определяются по первому закону
Кирхгофа.
Рассмотрим схему рис. 1.1,6. Если принять, что нулевой про-
вод имеет очень малое сопротивление, то потенциалы точек О и
О, практически равны между собой. В схеме образуются три кон-
тура, ток каждого из которых 'равен частному от деления фазово-
го напряжения на фазовую нагрузку. Ток в нулевом проводе ра-
вен геометрической сумме фазовых токов. Исследования и расче-
ты в трехфазных цепях производятся известными методами, при-
меняемыми для синусоидальных токов. Положим, что в схеме
рис. 1.1,6 фазовые э. д. с. .равны 220 В каждая и сопротивления
нагрузок равны 10 Ом, но имеют различный характер (ZA=R,
Zb = ](j)L и Zc =—j/coC), то модули токов каждой из фаз будут
одинаковы и равны 220/10 = 22 А, причем ток 1А будет совпадать
по фазе с ЕА, ток 1в — отставать на 90° от Ев и ток 1с — опере-
жать на 90° Ес. Модуль тока в нулевом проводе, равный сумме
всех трех токов, будет равен 16 А. Векторная диаграмма э.д.с,
и токов изображена на рис. 1.1,г.
В трехфазной цепи может отсутствовать нулевой провод. В
этом случае цепь представляет собой схему с двумя узлами и в
5
соответствии с методо*м двух узлов, в котором за искомое прини-
мается напряжение между ними, напряжение между точками О и
01 может быть выражено уравнением
где YA, Yb и Yc — проводимости *фаз нагрузки. В симметричной
трехфазной системе при равномерной нагрузке напряжение [/001
равно нулю. Если нагрузка неравномерна, то напряжения на 'фа-
зах нагрузки будут равны разности между напряжением каждой
фазы генераторам напряжением [7001 , т. е. Ua01 = Ea—EQQi; ЕВо =
= Ев—E/co = Ec~~Uoo1 .
Токи в фазах нагрузки определяются из соотношений: 1Л —
— Уао JZa', 1 b = EboJZb и Ic = Eсо JZc-
Рассмотрим схему рис. 1.1,в. К каждой фазе нагрузки прикла-
дываются линейные напряжения, которые в V3'больше фазовых.
Линейные токи связаны с фазовыми токами, протекающими в на-
грузке, системой уравнений комплексных величин:
1 А — I АВ-1с А',
I В~ 1вс---1ав’,
1е = 1СА---1вс-
Если значения фазовых нагрузок одинаковы, т. е. фазы гене-
ратора нагружены равномерно, то линейные токи одинаковы и
в ’К3 раз больше фазовых. При неравномерной нагрузке линей-
ные токи могут быть и больше, и меньше фазовых. Например, ес-
ли в схеме 1.1,в нагрузки принять равными ZAb =— 10j, ZBC— 10j и
Zca — 10 Ом, то модули фазовых токов будут одинаковы и равны
38 А каждый, причем ток 1Ав будет опережать напряжение ЕАв
на 90°, ток 1вс отставать от напряжения ЕВс на 90° и ток 1Сд
совпадать по фазе с напряжением Еса. Векторная диаграмма на-
пряжений и токов приведена на рис. 1.1,д. Из векторной диаграм-
мы можно определить линейные токи: /а = /с~19,7 А и /в = 38 А.
Под активной мощностью трехфазной системы понимают сум-
му активных мощностей фаз и активной мощности, выделяемой в
сопротивлении нулевого провода: Р = Ра + ^в + РсЧ-Лмь •
Реактивная мощность трехфазной системы равна сумме реак-
тивных мощностей фаз и реактивной мощности, выделяемой в со-
противлении нулевого провода: Q = QA + QB~bQc + Qoot.
Полная мощность системы 5= У P2+Q2.
При равномерной нагрузке: Pooi = Qoo , = 0; Ра = Рв = Рс =
= /7ф/фсозфф; Qa=Qb = Qc=^ sin ФФ, где фф — угол меж-
ду Пф и /ф, определяемый характером нагрузки.
При равномерной нагрузке активная, реактивная и полная
мощности будут иметь следующие выражения:
Р = 317ф/фсоз фф; ф = ЗПф sin фф и S —31/Ф7Ф.
Трехфазные системы получили широкое распространение, так
как обладают 'следующими основными преимуществами? 1) они
6
экономичнее однофазных при распределении электроэнергии;
2) отличаются простотой, экономичностью и надежностью элемен-
тов, в частности трансформаторов и асинхронных двигателей;
3) при равномерной нагрузке мгновенная мощность трехфазных
генераторов за период практически неизменна.
1.2. ВРАЩАЮЩЕЕСЯ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Магнитное поле, вектор результирующей магнитной индукции
В которого неизменен и вращается с постоянной угловой ско-
ростью, называется круговым вращающимся магнитным полем.
На рис. 1.2,а показана катушка, через которую пропускается
синусоидальный ток. Направление вектора магнитной индукции В
зависит от конструкции катушки и направления тока в ней. Если
в начало обмотки катушки Н ток входит, то вектор В направлен
вертикально вверх. В следующий полупериод вектор В направлен
вниз. Таким образом, при изменении положения вектора образует-
ся пульсирующее, неподвижное в пространстве, магнитное поле.
Известно, что синусоидально изменяющийся вектор, направленный
по прямой, можно представить геометрической суммой двух век-
' торов, имеющих одинаковые амплитуды, начальные фазы и вра-
щающихся в разные стороны с одинаковой угловой скоростью
(рис. 1.2,5).
Рассмотрим магнитное поле трех одинаковых катушек, под-
ключенных к симметричной трехфазной системе. Оси катушек
сдвинуты в плоскости на 120° относительно одна другой, и токи
входят в начала обмоток катушек (рис. 1.2,в). Цифрами 1, 2 и
3 обозначены положительные направления осей катушек. Обозна-
чим индукцию первой'катушки второй — В2 и третьей — В3. На
рис. 1.2,а показаны мгновенные значения Blf В2 и В3 и результи-
рующий вектор В для различных моментов. С увеличением вре-
Рис. 1 2. Вращающееся магнитное поле
7
мени вектор результирующей магнитной индукции вращается в
пространстве со скоростью со по направлению от первой катушки
ко второй. Выше было показано, что пульсирующее поле каждой
катушки можно представить в виде геометрической суммы двух
вращающихся векторов, причем амплитуды их равны половине
амплитуды пульсирующего вектора. В рассмотренной трехфазной
системе сумма трех вращающихся против часовой стрелки векто-
ров равна нулю, в то время как результирующее значение трех
других векторов, вращающихся по часовой стрелке, представляет
собой вращающийся вектор, модуль которого равен лолуторакрат-
ному значению магнитной индукции одной катушки, причем на-
правление этого вектора совпадает с осью той катушки, по кото-
рой протекает наибольший ток«
Для изменения направления вращения магнитного поля <в трех-
фазной системе достаточно поменять местами два из трех прово-
дов, подключающих катушки к генератору.
1.3. ТРАНСФОРМАТОРЫ
Принцип действия. Трансформатором называется статический
электро-магнитный аппарат, имеющий две или более индуктивна
связанные обмотки, способный преобразовывать переменный ток
одного напряжения в 'гальванически несвязанный с ним перемен-
ный ток другого напряжения. Работа трансформатора основана
на электромагнитном взаимодействии обмоток, к одной из кото-
рых подключается источник электроэнергии, а к другим — на-
грузки. Обмотка трансформатора, к которой подводится энергия
преобразуемого переменного тока, называется первичной. Обмот-
ки, от которых отводится энергия; считаются вторичными. Обмот-
ки с большим числом витков называются обмотками высшего на-
пряжения ’(ВН), с меньшим — низшего напряжения (НН). Для
увеличения магнитной связи обмоток последние располагаются на
сердечнике, выполненном из ферромагнитного (материала. Прин-
цип действия трансформатора поясним на примере однофазного
трансформатора |(рис. 4.3). Если к зажимам первичной обмотки
трансформатора ИЛ подвести переменное напряжение U\, то проте-
йот	о	—
кающии по ней tok/j создаст
зывает э . д.- с. самоиндукции в
Рис. 1.3. Однофазный трансфор-
матор
магнитный поток чд спот поток вы-
первичной обмотке и э.д. с. во вто-
ричной. При замыкании вторич-
ной обмотки на сопротивление Za
по ней потечет ток 12. Магнитный
поток Ф состоит из основного
магнитного потока Фо, который
замыкается в сердечнике транс-
форматора и потоков рассеяния
первичной Фс1 и вторичной Фс2
обмоток трансформатора. Основ-
ной магнитный поток Фо индук-
8
тирует в первичной и вторичной обмотках трансформатора э. д. с.
Е\ и Е2 соответственно, которые уменьшают напряжения указан-
ных обмоток. Практически можно пренебречь падением напряже-
ния на первичной обмотке и э.д.с. рассеяния трансформатора. В
этом случае приложенное напряжение будет равно э.д.с. первич-
ной обмотки, которую можно определить по формуле
£1 = 4,44 Г1/Фо,
где f — частота переменного тока.
Э.д.с. вторичной обмотки определяется аналогичным выраже-
нием:
Е2 = 4,44 W2fФо,
где W2 — число витков вторичной обмотки.
Если пренебречь э. д. с. рассеяния вторичной обмотки, которая
мала, то при ненагруженной вторичной обмотке трансформатора
отношение напряжений UJU2=E\IE2 называется коэффициентом
трансформации KTp. С учетом выражений для э. д. с. первичной и
вторичной обмоток, коэффициент трансформации можно предста-
вить в виде /СТр=^1/1Г2.
Основные технические параметры трансформаторов. Одним из
наиболее часто употребляемых на практике способов определения
основных параметров трансформаторов являются испытания их
в режимах холостого хода и короткого замыкания.
В режиме .холостого хода измеряют напряжения первичной U[
и вторичной U2 обмоток, ток холостого хода /хх и потребляемую
при этом мощность Рхх. По данным опыта определяется коэффи-
циент трансформации /<Тр, потери в магнитопроводе РСт, которые
равны потерям холостого хода, и сопротивление трансформатора
в режиме холостого хода Zxx.
При коротком замыкании измеряют напряжение короткого за-
мыкания UK, ток в первичной обмотке, который в этом режиме
принимается равным номинальному току /н, и мощность Рк, по-
требляемую трансформатором. По данным опыта определяют по-
тери Рп в проводах обмоток при номинальном токе, сопротивле-
ние трансформатора ZK, а также напряжение короткого замыка-
ния UK и его активную £7а (в процентах) и реактивную Up состав-
ляющие. При переходе от режима холостого хода к номинально-
му изменение напряжения вторичной, обмотки можно определить
из выражения
At/ = (Uа cos ф 4- Up sin ср) 12/1н,
где ф — фазовый сдвиг между током и напряжением вторичной
обмотки; 12 — ток вторичной обмотки.
В табл. 1.1 приведены основные электрические параметры
трансформатора.
Конструкция трансформаторов. По форме сердечника и спосо-
бу расположения на нем обмоток трансформаторы подразделяют-
ся на стержневые и броневые. Участки магнитопровода, на кото-
9
Таблица II
Параметр	Формулы для определения параметра
Напряжение вторичной обмотки под нагрузкой	62=6хх(1— Д{7)
Полезная мощность трансформатора под нагрузкой	Р2= U2I2, cos ф
Потери в обмотках (переменные поте- ри)	Роб=(/2//И)2Рк
Потери в магнитопроводе (постоянные потери)	Рст ~ Рхх^.
Коэффициент полезного действия	Ч — Рг/ (Р2 + Рст + Роб)
рых размещают обмотки, называют стержнями. Свободные от об-
моток участки, соединяющие стержни, называют ярмом. Стержне-
вые и броневые магнитопроводы могут изготовляться из пластин-
чатой или ленточной электротехнической стали. Преимущества
ленточных магнитопроводов заключаются в том, что для их изго-
товления можно применять ленту малой толщины и для материа-
лов с ориентированной структурой, например для холоднокатаной
стали, полностью используются их магнитные свойства. Особенно
значительные преимущества по магнитным свойствам у кольцевых
магнитопроводов, однако использование их затруднительно из-за
технологических трудностей, связанных с намоткой обмоток. На
рис. 1.4 показаны основные типы магнитопроводов трансформато-
ров.
Для пластинчатых магнитопроводов (рис. 1.4,а) применяются
горячекатаные марки электротехнической стали, для ленточных
(рис. 1.4,6)—холоднокатаные. С целью уменьшения потерь на
вихревые токи пластины изолируются друг от друга лаком, ока-
линой или бумагой. Толщина пластин или ленты магнитопроводов,
работающих при частоте 50 Гц, может изменяться в пределах
0,5 ...0,15 мм. На повышенных частотах толщина материала маг-
нитопровода уменьшается.
Магнитопроводы трансформаторов собираются встык или вна-
хлест. При сборке встык магнитопровод состоит из двух отдель-
Рис I 4. Конструкция магнито-
проводов трансформаторов:
а — трехфазный Ш-образный, пластин-
чатый, б — трехфазный, витой, бро-
невой
10
ных частей, которые после размещения обмоток скрепляются меж-
ду собой. При сборке внахлест (пластины чередуются таким обра-
зом, чтобы у лежащих друг на друге листах разрезы были с раз-
ных сторон магнитопровода. Указанный способ называется ших-
товкой. Шихтовка позволяет уменьшить сопротивление магнитно-
му потоку в магнитопроводе.
Пластинчатые магнитопроводы стягиваются изолированными
шпильками, пропущенными через отверстия пластин. Ленточные
магнитопроводы могут стягиваться металлическим бандажом или
прижимными планками. Места стыков частей магнитопровода npo-v
клеиваются. В стержневых трансформаторах обмотки располага-
ются на разных стержнях.
В броневых трансформаторах обмотки помещаются на среднем
стержне магнитопровода и магнитный поток, пронизывающий
этот стержень, разветвляется на две части, поэтому поперечное се-
чение среднего стержня ,в два раза больше, чем у ярма и крайних
стержней. Броневые трансформаторы, как ‘правило, изготовляются
на меньшие мощности и имеют по сравнению со стержневыми ряд
преимуществ, к которым следует отнести применение для обмоток
только одной катушки и более высокую степень заполнения обмо-
точным проводом окна магнитопровода.
При изготовлении трансформаторов применяются два различ-
ных способа выполнения обмоток. В трансформаторах повышенной
мощности наиболее распространена цельная многослойная цилинд-
рическая обмотка, располагаемая вдоль стержня. Такая обмотка
наматывается на каркас или гильзу, выполненные из изоляционно-
го материала. Разновидностью обмотки является секционирован-
ная обмотка, при которой каждая секция занимает часть длины
стержня. Второй способ—это выполнение обмотки в виде конст-
руктивно оформленных элементов, так называемых галет. Галеты
нанизываются на стержень одна за другой.
Силовые трехфазные трансформаторы обычно изготовляют в
стержневом исполнении. На каждом стержне размещают обмотки
низшего и высшего напряжения одной фазы. Трехфазный трансфор-
матор, обмотки которого соединены по схеме звезда/треугольник,
показан на рис. 1.5. Начала и концы обмоток высшего напряжения
принято обозначать прописными буквами А, В, С и X, У, Z, а об-
моток низшего напряжения строчными — а, Ь,
с и х, у, z. Схему соединения обмоток обозна-
чают дробью, числитель которой указывает
схему обмоток высшего напряжения, знамена-
тель — низшего. Например, обозначение У/Д
указывает, что обмотки низшего напряжения
соединены треугольником, высшего — звездой
(см рис. 1 5).
Рис 1 5 Схема соединения обмоток трехфазного транс-
форматора звезда/треугольник
11
Рис. 1 6 Стандартные группы соединения обмоток трехфаз-
ных трансформаторов
Для трехфазных двухобмоточных трансформаторов приняты
стандартные группы соединения обмоток (рис. 4.6). В обозначении
на рис. 1.6 в правом столбце указываются цифры, обозначающие
Группы соединения обмоток и показывающие угловое смещение
между векторами линейных э. д. с. обмоток низкого напряжения и
соответствующими векторами э. д. с. обмоток высокого напряже-
ния. Группа зависит от направления намотки обмотки, способа обо-
значения зажимов, т. е. их маркировки, и способа соединения об*
моток трехфазного трансформатора. -Угловое смещение численно
равно произведению номера группы на угол в 30°.
Условия параллельной работы трехфазных трансформаторов.
При подключении трансформаторов на параллельную работу по-
следние должны иметь равные выходные напряжения, коэффициен-
ты трансформации, напряжения короткого замыкания и принад-
лежать к одной группе.
При несоблюдении указанных условий в трансформаторах бу-
дут протекать недопустимые уравнительные токи. Кроме того,,
трансформаторы с меньшим значенивхМ напряжения короткого за-
12
мыкания будут перегружены по (Мощности. На практике допус-
кается у параллельно работающих трансформаторов иметь раз-
брос (коэффициента трансформации до 1 % и напряжения корот-
кого замыкания до 10%.
1.4. АВТОТРАНСФОРМАТОРЫ
Автотрансформатором называется трансформатор, обмотки ко-
торого гальванически связаны. 'Конструкции магнитопровода я
обмоток автотрансформатора практически не отличаются от этих
же элементов трансформатора. Автотрансформаторы могут быть
понижающие (рис. 1.7,а) и повы-
шающие (рис. 1.7,6).
Если пренебречь падениями
напряжения на обмотках, то ко-
эффициент трансформации авто-
трансформатора может быть за-
писан в виде КтР=7Л/^2=Л/Л,
где-токи 71 и 12 показаны на рис.
1.7. Для этого случая ток, проте-
кающий в нагрузке /2, будет оп-
ределяться из выражения Z2=i
= Ктр/ь Проходная мощность ав-
тотрансформатора P=Z7i7i«t72^2-
а)
Рис. 1.7. Понижающий (а) и повы-
шающий (б) автотрансформаторы
Суммарная мощность обмоток
автотрансформатора Р2 =[/2/2(1—1/Ктр). Таким образом, чем бли-
же значение коэффициента трансформации к единице, тем меньше
потерь в автотрансформаторе, поэтому автотрансформаторы вы-
годно применять при близких величинах входного й выходного
напряжений.
К преимуществам автотрансформатора по сравнению с транс-
форматором, одинаковой мощности следует отнести меньший рас-
ход обмоточного материала и стали, меньшие потери электро-*
энергии и колебания напряжения при изменении нагрузки, а так-
же более высокий коэффициент полезного действия. С другой’
стороны, автотрансформатору присуща гальваническая связь об-
моток высшего и низшего напряжений и большой ток короткого
замыкания, что существенно ограничивает возможности их при-
менения.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Что такое трехфазная цепь?
2.	Когда линейное напряжение генератора равно фазовому?
3	Что такое вращающееся магнитное поле?
4.	Какая разница между трансформатором и автотрансформатором?
13
Глава 2. АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ
2 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИНАХ
Машины, иопользующие явления электромагнитной индукции и
предназначенные для преобразования электрической энергии в
механическую или наоборот, называются электрическими. Элек-
трические машины по своему назначению подразделяются на дви-
гатели, генераторы и преобразователи. Двигателем называется ма-
шина, предназначенная для преобразования электрической энер-
гии в механическую. Если машина служит для преобразования
механической энергии в электрическую, то она называется гене-
ратором. Машины, преобразующие постоянный или переменный
ток в другой род тока, число фаз переменного тока, его частоту
или величину, называются преобразователями. По роду тока при-
нято разделение на машины переменного и постоянного тока.
Каждая электрическая машина имеет вращающуюся часть (ро-
тор) и неподвижную (статор). Электрическая машина переменно-
го тока называется синхронной, если частота вращения ее ротора
жестко связана с частотой питающего или генерируемого ею на-
пряжения, и асинхронной, если такая связь отсутствует.
На предприятиях связи наибольшее распространение получи-
ли синхронные генераторы переменного трехфазного тока, кото-
рые применяются в автономных резервных дизельных электро-
станциях и трехмашинных агрегатах бесперебойного питания. В
последних применяются также двигатели постоянного тока и трех-
фазные асинхронные двигатели. Мощности указанных выше ма-
шин изменяются от десятков до сотен киловольт-ампер.
2 2 УСТРОЙСТВО, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
И ОСНОВНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРЕХФАЗНОГО
АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Трехфазные асинхронные двигатели делятся на беоколлектор-
ные и коллекторные Наибольшее распространение получили бес-
коллекторные двигатели с короткозамкнутым ротором, которые
обладают лучшими эксплуатационными характеристиками и мень-
шей стоимостью по сравнению с коллекторными. Основное эксплу-
атационное преимущество их заключается в том, что они не име-
ют трущихся колец и щеток.
Устройство. К станине двигателя крепятся статор и две боко-
вины с подшипниками для опоры вала ротора. Статор содержит
магнитопровод и обмотки, к которым подводится напряжение пи-
тающей сети. Магнитопровод представляет собой набор кольцеоб-
44
разных пластин, изготовленных из электротехнической стали тол-
щиной 0,35 0,5 мм. С целью снижения потерь от вихревых то-
ков пластины изолируются друг от друга окалиной, лаком или
тонкой бумагой На внутренней стороне пластины при штамповке
вырубаются пазы, в которые после сборки пластин укладываются
три обмотки, образующие трехфазную систему.
Концы обмоток выводятся на щиток, располагаемый на ста-
нине. В зависимости от схемы переключения обмоток можно по-
лучить соединение их либо звездой, либо треугольником В пер-
вом случае двигатель включают на напряжение питания 380/220 В,
во втором-- 220/127 В.
Для лучшего охлаждения двигателя пластины набираются в
пакеты, между которыми прокладываются пластины с радиальны-
ми ребрами. Такие же пластины устанавливаются по обеим сто-
ронам статора.
Ротор размещают внутри статора и с обеих сторон закрепляют
в подшипниках. Сердечник ротора собирается из изолированных
друг от друга пластин, изготовленных из электротехнической ста-
ли В пластинах делаются пазы, в которые после сборки сердеч-
ника укладывается обмотка. В коллекторных двигателях обмотка
может быть выполнена по схеме трехфазной звезды с выводами
ее на изолированные коллекторные кольца, устанавливаемые на
роторе. К коллекторным кольцам прижимаются угольные или
медные щетки, с помощью которых обмотку можно нагрузить на
сопротивление или замкнуть накоротко. Коллекторные двигатели
обладают лучшими пусковыми и регулировочными характеристи-
ками и выполняются на повышенные мощности. Обмотка ротора
бесколлекторного двигателя с короткозамкнутой обмоткой выпол-
няется, как правило, из алюминия, который заливается в пазы
сердечника. По торцам обмотка закорачивается кольцами. Для
вентиляции двигателя кольца могут отливаться с лопастями.
С целью уменьшения потерь зазор между статором и ротором
двигателя должен быть минимальным. Обычно зазор составляет
0,3... 1,5 мм. В больших двигателях величина зазора может быть
больше.
Принцип действия. При подключении к обмотке статора на-
пряжения питания создается вращающееся магнитное поле, ко-
торое пересекает проводники обмотки ротора и создает в них
э д. с. Под действием э. д. с., наведенной в замкнутой обмотке ро-
тора, протекает ток, в результате взаимодействия которого с маг-
нитным полем статора возникает сила, вращающий момент кото-
рой приводит ротор во вращение по направлению перемещения
магнитного поля статора Вращающий момент ротора может воз-
никать только в том случае, если скорость вращающегося маг-
нитного поля «1 будет больше скорости вращения ротора п2. Ско-
рость п2 зависит от частоты питающего напряжения и числа
пар полюсов р, образуемых обмоткой статора. Для принятой в
СССР частоты питающей сети, равной 50 Гц, ni = 3000/p. Отстава-
ние скорости вращения ротора от магнитного поля статора на-
15
зывают скольжением (ротора, значение которого в 'Процентах мож-
но определить -из выражения S = ——— -400. У современных дви-
гателей скольжение составляет 3...'5%. ’В двигателях малой мощ-
ности эта величина под нагрузкой может изменяться до 12... 15%.
По мере снижения нагрузки на двигатель скольжение уменьшает-
ся.
Вращающий момент двигателя определяется амплитудой Фт
магнитного потока статора и активной составляющей тока в об-
мотке ротора Zcos р2, где ср2— угол между э. д. с. и током обмот-
ки ротора. Для асинхронного двигателя вращающий момент мо-
жет 'быть подсчитан по формуле
т/у
Л4В= -у- рт2 ЛГоб2 W2 Фт /2 cos (р2,
где т2— число фаз; W2 — число витков; КОб2— коэффициент об-
мотки ротора, зависящий от конструкции обмотки машины.
При постоянной частоте вращения вала двигателя вращаю-
щий момент должен быть равен так называемому тормозному
моменту, который характеризует суммарную напрузку на валу
'двигателя. В зоне устойчивой работы при увеличении нагрузки
(равновесие моментов нарушается и двигатель уменьшает число
оборотов, что приводит к увеличению скольжения, а поскольку
Частота магнитного потока ротора связана со скольжением выра-
жением f2 = /i5/100, то частота тока в роторе увеличится. Повыше-
ние частоты 'будет приводить к увеличению тока в обмотке рото-
ра и, следовательно, к увеличению момента вращения до тех пор,
5пока не будет достигнуто равновесие моментов. При уменьшении
нагрузки двигателя уменьшается ток в обмотке якоря, что при-
водит к уменьшению вращающего момента, который вновь ста-
новится равным тормозному.
Зависимость изменения момента асинхронного двигателя от
величины скольжения приведена на рис. <2.1. Величину момента
трехфаЗного двигателя в зависимости от напряжения питающей
сети Hi, активного и реактивного сопротивлений обмотки статора
г} и Xi, приведенных к обмотке статора активного и реактивного
- сопротивлений r'2 и x'2 ротора, определяют по формуле
3t/f r'2

/И
Длах
„ 7	0,5 0/t D,Z О $
< V ,
Рис. 2.1. Зависимость мо-
мента асинхронного дви-
' ,гателя от скольжения

ГЧ
2

A 5 7
В начале пуска двигателя скольжение
равно единице (точка А на рис. 2.1). Далее
по мере разгона двигателя скольжение
уменьшается и момент’достигает макси-
мального значения, после чего двигатель
переходит в зону устойчивой работы.
В двигателе различают постоянные и
переменные потери. Постоянные потери не
56
зависят от наг-рузки двигателя и определяются электромагнитны-
, ми и механическими потерями. В отличие от них, переменные по-
тери изменяются в зависимости от нагрузки двигателя и обуслов-
ливаются в основном тепловыми потерями..
Мощность Р\, потребляемая двигателем от сети Pi = 3t/i7i costpi,
где [Д — напряжение, (подведенное к каждой фазе статора двига-
теля; /1—ток в фазовой обмотке статора; cos ф]—коэффициент
мощности двигателя.
Эта мощность расходуется на компенсацию потерь в обмотке
и в материале статора и на создание так называемой электромаг-
нитной мощности, которая (передается ротору двигателя. В свою
очередь ‘большая часть электромагнитной мощности дреобразу-.
ется в механическую, которая обеспечивает вращение ротора,
меньшая часть — затрачивается на потери в обмотке и в стали
ротора. Последние составляют малую долю потерь, так как час-
-тота тока в роторе весьма незначительна.
2.3. РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
К рабочим характеристикам двигателя относятся такие пока-
затели, как зависимость вращающего момента, числа оборотов ро-
тора, потребляемого тока, коэффициентов полезного действия и
мощности от полезной мощности. На рис. 2:2 показан ход кривых
рабочих характеристик асинхронного двигателя нормального ис-
полнения.. Рабочие характеристики двигателя снимаются в нор-
мальных условиях при неизменном питающем напряжении. <
Величина вращающего момента двигателя М увеличивается с
ростом нагрузки. Некоторое отклонение этой .величины от прямой
линии при увеличении нагрузки объясняется снижением числа
оборотов ротора. Пропорционально вращающему моменту изме-
няется потребляемый двигателем ток 1\. Число оборотов ротора и2
на холостом ходу 'близко к скорости вращения магнитного поля
статора, а при нагрузке несколько снижается, что объясняется
увеличением величины скольжения. К. п.д. изменяется от нуле-
вого значения при холостом ходе двигателя до номинального и
далее несколько снижается. Максимальное значение его дости-
гается при равенстве постоянных и пере-
менных потерь.'Ход кривой к. п.д. пока-
зывает, что современные двигатели уже
при нагрузке более 25% номинального
значения имеют достаточно высокое зна-
чение к. п.д. В номинальных режимах
работы двигатели мощностью 20—50 кВт
имеют к. п.д. более 0,8.
Коэффициент мощности созф! равен
отношению активной к полной мощности,
потребляемой двигателем от сети. Реак-
тивная составляющая полной мощности
25 50 75 100
Рис. 2.2. Рабочие характе-
ристики асинхронного дви-
гателя
17
примерно постоянна при переходе от режима холостого хода, и
номинальному, поэтому ход кривой коэффициента мощности за-
висит от нагрузки. Коэффициент изменяется от 0,1 ...0,2 при холос-
том ходе до 0,8 ...0,92 при номинальной нагрузке. Некоторое сни-
жение коэффициента при больших нагрузках определяется сниже-
нием числа оборотов ротора и увеличением токов в обмотках.
2.4. ПУСК АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Режим пуска двигателя в первую очередь отражается на со-
стоянии питающей сети. Так, в этом режиме двигатели, особенно
с короткозамкнутой обмоткой ротора, потребляют токи, в 4... 7
раз превышающие номинальные значения, что происходит в ос-
новном из-за малого реактивного сопротивления дротора. Если
мощность сети значительно превосходит мощность двигателя, то
применяют способ непосредственного включения. Для двигателей,
нормально работающих с обмоткой статора, включенной по схеме
треугольника, при пуске применяют способ переключения обмотки
на схему звезды. Такой пуск характеризуется малым пусковым
моментом и уменьшением пусковых токов в три раза. При дости-
жении двигателем номинального числа оборотов обмотка статора
вновь включается треугольником. Весь процесс пуска занимает
несколько секунд.
Пуск коллекторного двигателя можно осуществлять с помощью
пускового реостата, который подключается к обмотке ротора. По
мере разгона двигателя пусковой реостат выводится и обмотка
ротора закорачивается. При таком способе пуска двигатель тре-
бует меньших пусковых токов и увеличивается пусковой момент.
С целью поддержания постоянства пусковых токов и момента по-
следовательно с активными сопротивлениями могут быть подклю-
чены катушки большой индуктивности (реакторы), имеющие при
пуске в первый момент большое сопротивление, которое умень-
шается по мере снижения частоты магнитного потока в роторе.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Что называется электрической машиной?
2.	Укажите преимущества бесколлекторных двигателей с короткозамкну-
тым ротором?
3.	Что называется скольжением ротора?
4.	Особенности пуска асинхронных двигателей?
Глава 3. СИНХРОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ
3,1. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
На предприятиях связи синхронные генераторы находят примене-
ние в установках гарантированного электропитания и резервных
электростанциях. Синхронный генератор состоит из двух основных
18
частей, одна из которых неподвижная (статор), другая — подвиж-
ная .(ротор). Часть .машины, в обмотке которой наводится э. д. с.,
называется якорем генератора. Статор синхронного генератора
выполняется чугунным литьем или стальным сварным с встроен-
ным в него сердечником, в пазы которого закладывается обмотка.
Сердечник собирают из отдельных листов электротехнической ста-
ли, изолированных друг от друга с целью уменьшения потерь на
вихревые токи.
В генераторах большой и средней мощности статор является
якорем. Обмотка статора выполняется в виде отдельных секций,
которые после укладки в пазы соединяются по заданной электри-
ческой схеме. В генераторах с неявно выраженными полюсами,
-рассчитанных на частоты вращения роторов 1000 мин-1 и более,
последние выполняются в виде цилиндров с продольными фрезе-
рованными пазами для обмотки возбуждения. Провод обмотки
закрепляют в пазах медными пли алюминиевыми клиньями. На
валу ротора крепятся изолированные от него 'контактные кольца,
к которым подсоединяются выводы обмотки возбуждения. Ток
возбуждения подается с помощью щеток. Питание обмоток воз-
буждения осуществляется постоянным током. В большинстве слу-
чаев постоянный ток генераторы с независимым возбуждением
получают с помощью возбудителей, в качестве которых исполь-
зуются генераторы постоянного тока, смонтированные на одном
валу с синхронными генераторами.
Требуемая для возбуждения мощность составляет менее 5%
мощности, получаемой от синхронного генератора. Генераторы с
самовозбуждением получают постоянный ток от встроенного вы-
прямителя, питающегося от основной обмотки синхронного гене-
ратора.
В генераторах с самовозбуждением ротор должен обладать
остаточным намагничиванием. Тогда при его вращении магнит-
ные линии потока остаточного намагничивания будут пересекать
проводники обмотки якоря, наводя в них э. д. с., которая выпрям-
ляется и прикладывается к обмотке возбуждения.
Принцип действия синхронного генератора основан на яв-
лении электромагнитной индукции. Если в обмотку возбуждения
ротора подать постоянный ток и ротор вращать, то в обмотке ста-
тора будет наводиться э.д.с., действующее значение которой
равно
е = 4,44 Ajf ГГФ,
где k — обмоточный коэффициент; / — частота получаемого тока;
IV — число последовательно соединенных витков фазы обмотки
генератора; Ф— основной магнитный поток полюсов.
Для получения трехфазного напряжения в якоре делается три
обмотки, которые по окружности сдвинуты относительно друг дру-
га на 120°. Эти обмотки соединяются между собой в звезду или
треугольник. При вращении ротора в обмотках наводятся э. д. с.,
сдвинутые на 120°.
19
Если к генератору подключить внешнюю нагрузку, то (протека-
ние переменного тока в обмотках якоря вызывает (появление вра-
щающегося магнитного толя, частота вращения которого равна
частоте вращения ротора, т. е. частоты вращения (Магнитных во-
лей якоря и полюсов равны между собой. В этом случае говорят,
что они вращаются синхронно, и такие генераторы получили на-
звания синхронных.
Частота э. д. с. генератора ра.вна f=tip]№, где п— частота вра-
щения ротора, мин"1,; р— число пар полюсов.
Форма кривой э.д. с. определяется изменением магнитного по-
тока под полюсом генератора, поэтому с целью получения синусо-
идальной формы воздушный зазор делают неравномерным. Увели-
чение зазора у краев приводит к увеличению магнитного сопротив-
ления и ослаблению индукции в этих местах, поэтому кривая маг-
нитной индукции приобретает форму, более близкую к синусо-
идальной. Однако получить точно синусоидальную кривую индук-
ции под полюсом невозможно хотя бы потому, что якорь имеет
пазы, в которых размещена обмотка. Наличие пазов приводит к
пульсациям индукции, которые вызывают пульсации э. д с. В син-
хронных генераторах, применяемых на предприятиях связи, сум-
марные значения пульсаций напряжения не превышают несколь-
ких процентов от выдаваемого напряжения
По мере увеличения нагрузки на генератор в якоре будет уве-
личиваться ток, который создает магнитное поле якоря. (Большая
часть магнитного поля якоря замыкается через магнитный матери-
ал статора и ротора. Меньшая часть магнитного толя, замыкаясь
вокруг обмотки якоря, образует поток рассеяния Эта часть магнит-
ного поля определяет индуктивную составляющую сопротивления
обмотки якоря. Поскольку влияние потока рассеяния на поле по-
люсов мало, то в дальнейшем ic ним можно не считаться. Под ре-
акцией якоря понимается воздействием поля якоря на поле по-
люсов Поток реакции якоря изменяет поток полюсов, что оказы-
вает влияние на индуктируемую э д с Таким образом, э.д с. и
напряжение, выдаваемое генератором, зависит от величины и ха-
рактера нагрузки В случае активной нагрузки поток реакции
якоря направлен по поперечной оси полюсов и в незначительной
степени изменяет величину магнитного потока, а в основном лишь
искажает его распределение, ослабляя поток в набегающем крае
полюса и усиливая его в сбегающем крае.
При ненасыщенной стали машины намагничивание и размагни-
чивание будут примерно одинаковыми. При насыщенной стали раз-
магничивание будет сильнее, чем намагничивание, что приведет к
уменьшению результирующего потока, а следовательно, к умень-
шению величины э. д. с. При индуктивной нагрузке направление
потока реакции якоря 'противоположно направлению потока полю-
са и, следовательно, суммарный поток и э. д. с. генератора умень-
шаются. При емкостной нагрузке ток опережает э. д. с. якоря’на
угол 90° и поток реакции якоря складывается с потоком .возбужде-
ния, тем самым увеличивая э. д. с. генератора.
20
3 2 ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ГЕНЕРАТОРОВ
Для in ар аллельной работы необходимо, чтобы все включаемые-
на параллельную работу генераторы имели одну и ту же частоту,,
одинаковые действующие значения напряжений и их начальных,
фаз, а также одинаковый порядок следования фаз. При соблюде-
нии указанных условий генераторы включаются в тот момент, ког-
да разность потенциалов, между одноименными выходными зажи-
мами была бы близка к нулю. Выполнение всех этих требований
проверяется специальными устройствами синхронизации. В случае-
несоблюдения равенства частот и выходных напряжений при вклю-
чении скачком появится опасный уравнительный ток. Наиболее тя-
желые последствия получаются при несовпадении порядка следо-
вания и расхождении напряжений по фазе. Появляются пики токов г
и моментов вращения, большие механические перегрузки и вибра-
ция. В этих случаях генератор должен быть немедленно отключен.
3 3. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ГЕНЕРАТОРА
Внешняя характеристика генератора показывает зависимость
изменения напряжения на зажимах генератора от тока его нагруз-
ки при постоянном токе возбуждения и постоянной частоте враще-
ния ротора. Внешнюю характеристику снимают путем изменения
тока и характера нагрузки, когда генератор работает в номиналь-
ных условиях. На рис. 3.1 показаны усредненные зависимости на-
пряжения от тока нагрузки при активной (/), индуктивной (2) и
емкостной (<У) нагрузках. Некоторое снижение'кривой 1 в< области
больших нагрузок объясняется увеличением падения напряжения в
обмотке якоря.
Регулировочная характеристика определяет зависимость между
током нагрузки и током возбуждения, который следует поддержи-
вать для получения неизменной величины выходного напряжения
генератора при ^постоянной частоте вращения ротора. Вид регули-
ровочных характеристик показан на рис. 3.2. Из анализа хода кри-
вых 1 и 2 следует, что при активной и индуктивной нагрузках для?
Рис. 3 1 Усредненные внешние ха-
рактеристики синхронного генератора:
1 — активная нагрузка, 2 — индуктивная
нагрузка, 3 — емкостная нагрузка
Рис. 3 2 Регулировоч-
ные характеристики син-
хронного генератора
2Р
Рис 3 3 Характеристи-
ка холостого хода
поддержания постоянным выходного напря-
ження ток возбуждения должен быть увели-
чен, а при емкостной (3) — уменьшен.
Характеристика холостого хода (рис. 3.3}
определяет зависимость выходного напря-
жения генератора от тока возбуждения при
снятой нагрузке
Начало характеристики при отсутствии
тока возбуждения зависит от величины
остаточного магнетизма генератора.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1	Что называется синхронным генератором?
2.	К чему приводит реакция якоря при насыщенной стали синхронного ге-
нератора?
3.	Условия параллельной работы генераторов?
4. Понятие о регулировочной характеристике генератора?
Глава 4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
ПОСТОЯННОГО ТОКА
4.1.	УСТРОЙСТВО МАШИН
постоянного тока
Машины 'постоянного тока в электроустановках (предприятий свя-
зи имеют ограниченное применение, в основном ib двух- и трехма-
шинных установках гарантированного электропитания. Как пра-
вило, эти машины используются в качестве приводного двигателя
синхронного генератора, когда электропитание аппаратуры связи
производится от резервного источника постоянного тока (аккуму-
ляторной батареи).’
Машина постоянного тока состоит из неподвижной и вращаю-
щейся частей, называемых статором и якорем.
Статор представляет собой станину, изготовленную из стали,
поскольку помимо механического остова она служит также сердеч-
ником. С двух стерон к станине крепятся боковые щиты с под-
шипниками для опоры вала.
Главные полюса служат для создания рабочего магнитного по-
ля и представляют собой электромагниты, содержащие сердечник,
катушку возбуждения и полюсный наконечник. Полюсный нако-
нечник предназначен для удержания катушки возбуждения и со-
здания равномерного магнитного поля под полюсом.
Сердечники полюсов могут быть литыми или наборными в за-
висимости от мощности машин. КатуШки всех полюсов соединяют
последовательно.
22
Дополнительные полюса служат для улучшения 'коммутации;
тока и располагаются между главными полюсами. Дополнительные
полюса имеют сердечник, полюсный наконечник и катушку. Все по-
люса крепятся к станине болтами. Якорь ‘имеет цилиндрическую
форму и набирается из пластин электротехнической стали толщи-
ной 0,3b... 0,5 мм. С целью снижения потерь, на вихревые токи
пластины изолируются друг от друга лаком или специальной бу-
магой. *	•
Обмотка якоря состоит из секций, которые укладываются в па-
зы сердечника и закрепляются специальными деревянными клинь-
ями.
Коллектор якоря, к которому припаиваются концы обмоток,
имеет форму цилиндра, собираемого из* отдельных изолированных
пластин. В 'генераторе коллектор выполняет роль механического
выпрямителя переменного тока. В двигателе с помощью коллекто-
ра подводится ток к обмоткам якоря. К коллекторным пластинам
прижимаются неподвижные щетки, укрепляемые на щеточной тра-
версе. Траверса может прикрепляться либо к станине, либо к бо-
ковому щиту. Применяются угольно-графитные, графитные и мед-
нографитные щетки, характеристики и тип их указываются в за-
водской документации на машины.
Для вентиляции машин применяются лопастные крыльчатки^
укрепленные на валу машины.
4.2	ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ГЕНЕРАТОРА
И ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Устройство простейшего генератора постоянного тока, имеюще-
го одну катушку рабочей обмотки и одну пару пластин коллекто-
ра, показана на рис. 4.1. При вращении якоря в обмотке /, 2, 3,
4 возбуждается э. д. с. переменного тока, однако если подключить
к коллектору 5, 6 щетки с нагрузкой, то в последней будет проте-
кать ток одного направления. Приведенное на рис. 4.1 взаимное
расположение полюсов, рабочей
* - < >	1 )  5 7. Рис 4.1 Устройство простейшего ге- нератора постоянного тока	обмотки и пластин коллектора позволяет получить форму тока в нагрузке, показанную на рис. 4 2. Для уменьшения пульсации э д с. следует увеличивать число .1 О ^90° 180° 210° 350° -<	Т	 Рис 4 2 Форма тока в нагруз- ке простейшего генератора 23*
катушек рабочей обмотки и число пластин коллектора. Напри-
мер, Чтобы (получить амплитуду первой гармоники переменной со-
ставляющей э. д. с. менее 1% достаточно иметь 16 пластин ’ кол-
лектора на пару полюсов генератора.
Чтобы перевести генератор в режим двигателя, необходимо к
обмоткам возбуждения статора и якоря подвести электрический
ток от внешнего источника. В этом случае электрическая энергия
внешнего источника будет преобразовываться в механическую
энергию вращенияи якоря. Протекание тока в обмотке возбужде-
ния создает магнитный поток полюсов, который, взаимодействуя
с током рабочей обмотки якоря, создает вращающий момент, под
действием которого якорь начинает вращаться.
4.3.	ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА
•ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА
Величина магнитной индукции в воздушном зазоре между по-
люсными наконечниками и якорем изменяется от максимального
значения, которое наблюдается непосредственно под наконечни-
ками, до нуля в точках нейтрали (линия 0-0 на рис. 4.Г). Э. д. с.
'генератора определяется по формуле ex = Bxlv, где Вх — значение
магнитной индукции; I — длина активной части проводника и и —
'скорость перемещения провода. Активная длина проводника опре-
деляется конструкцией якоря и типом соединения его обмоток. Ес-
ли каждая катушка подключается только к своей паре коллектор-
ных пластин, то э. д. с. такого генератора не превышает индук-
тированной в одной катушке. В современных генераторах приме-
няется 'более рациональное соединение:
в пазы якоря в два 'слоя уложены активные стороны катушек,
начало и концы их подсоединены к коллекторньим пластинам, ко-
торые одновременно не касаются щеток. Пример подобного соеди-
нения приведен на рис. 4.3. Э. д. с. в данном случае определяется
-суммой э. д. с. активных сторон катушек, входящих в одну па-
раллельную ветвь. Обозначим через N общее число проводов об-
мотки и 2а число параллельных ветвей. Тогда э. д. с. генератора
будет равна Ex=lxN/2a или, переходя к средним значениям маг-
нитной индукции: E = Bc?lvNl2a.
Фис. 4.3. Пример соединения катушек в генераторе постоянного тока
24
Окружная скорость якоря v может быть представлена в виде-
л D п	2 р т п „ .	„
и---—— или и = ——— об/с, где D —диаметр якоря и т— полюс-
оО	60
ное деление генератора. Полезный магнитный поток Ф, используе-
мый для создания э. д. с., связан со средним значением магнит-
ной индукции ВСр выражением Фср=т/Вср. Подставляя получен-
ные значения в формулу генератора, получаем Е= — пФ. Сле-
60
довательно, э. д. с. генератора определяется постоянной для каж-
дой машины величиной, числом оборотов якоря и полезным маг-
нитным потоком. iB режиме холостого хода при постоянной часто-
те вращения якоря э. д. с. генератора прямо пропорциональна
магнитному потоку. При нагрузке напряжение на зажимах гене-
ратора будет отличаться от э. д. с. на величину падения напряже-
ния в обмотках якоря и на контактах щеток, а также за счет соз-
дания магнитного потока в якоре, влияющего на магнитный поток
полюсов (реакция якоря).
4.4.	ПОНЯТИЕ ОБ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ
МОМЕНТЕ И ОБРАТИМОСТИ МАШИН
ПОСТОЯННОГО ТОКА
Взаимодействие магнитного поля полюсов и тока якоря при-
водит к появлению электромагнитного момента. Электромагнит-
ный момент генератрра является тормозящим по отношению к
вращающему моменту первичного двигателя. Условием постоян-
ства скорости вращения якоря генератора является равенство ука-
занных выше моментов. При уменьшении вращающего момента
первичного двигателя уменьшается частота вращения якоря, а
следовательно, будет уменьшаться э. д. с. генератора. * Процесс
этот продолжается до установления равенства тормозящего мо-
мента генератора вращающему моменту двигателя. При измене-
нии нагрузки генератора и необходимости сохранения частоты
вращения его якоря потребуется также изменение вращающего
момента первичного двигателя.
В двигателях постоянного тока, где электрическая энергия
преобразуется в механическую, взаимодействие тока в обмотке
якоря с магнитным полем полюсов создает цращающий момент,
который приводит якорь во вращение. Значение вращающего мо-
мента определяется, как и в случае генератора, конструктивными
данными машины, магнитным потоком *Ф и током в обмотке яко-
ря. ’Развиваемый двигателем вращающий момент уравновешива-
ется суммой моментов холостого хода, тормозного и динамическо-
го. Динамический момент возникает при всяком изменении скоро-
сти вращения и зависит от инерции вращающихся частей машины
и угловой скорости вращения. В двигателях постоянного тока мо-
жет создаться такая ситуация, при которой вращающий момент
остается больше тормозного момента. В этом случае частота вра-
,	25
лиения начинает увеличиваться, что может привести к разруше-
нию машины. В литературе подобный режим называют «разно-
сом» двигателя.
Понятие обратимости машин постоянного тока. Машина по-
стоянного тока может работать как в режиме генератора, так и в
режиме двигателя. Рассмотрим пример работы генератора посто-
янного тока с сетью постоянного така. В нормальных условиях
генератор выдает в сеть энергию постоянного така. Изменяя' ток
обмотки возбуждения, можно получить э. д. с. генератора, рав-
ную напряжению сети, при этом ток в обмотке якоря будет ра-
вен нулю. Бели дальше уменьшать величину тока возбуждения, то
э. д. с. обмотки якоря будет меньше напряжения сети /питания и
направление тока в якоре изменится. Изменение направления то-
ка в якоре в свою очередь изменит направление электромагнитно-
го момента, и он из тормозного станет вращающим. Машина из
режима генератора перейдет в режим двигателя.
4 5 РЕАКЦИЯ ЯКОРЯ
В случае работы генератора постоянного тока /в режиме хо-
лостого хода, т. е когда нет рабочего тока в обмотке якоря, маг-
нитное поле создается главными полюсами машины. Распределе-
ние этого поля показано на рис. 4.4,а. Если генератор имеет на-
грузку, то вследствие протекания тока в обмотке якоря создается
дополнительное магнитное поле рис. 4.4,б, которое искажает поле
главных полюсов рис. 4.4,в. Указанное воздействие поля якоря
на магнитное поле, получаемое за счет плавных полюсов, называ-
ется реакцией якоря.
Из рис. 4.4,в видно, что результирующее магнитное поле ма-
шины несимметрично относительно оси полюсов, оно ослаблено
под одним краем полюса и усилено под другим. При этом прямая,
проходящая через ось якоря и перпендикулярная /к силовым ли-
Рис. 4 4 Распределение магнитного поля при работе генератора постоянно-
го тока* при отсутствии тока в якоре (а) и при наличии рабочего тока в яко-
ре (6, в)
>г2в
ниЯ'М магнитного поля (так называемая физическая нейтраль
О'О'), не будет совпадать с геометрической нейтралью 00, что*
повышает напряжение между соседними (коллекторными пласти-
нами и ухудшает процесс коммутации тока.
Щетки (машины должны располагаться на коллекторе так,,
чтобы они замыкали соседние коллекторные пластины в тот мо-
мент, когда присоединенная к ним секция обмотки находится в-
плоскости физической нейтрали и э. д. с. в секции равна нулю.
При смещении физической нейтрали замыкание соседних коллек-
торных пластин будет происходить в тот момент, когда в секции
наводится э. д. с., что приведет к искрению под щетками. Искре-
ние можно уменьшить, если сдвинуть щетки по направлению вра-
щения якоря на угол, образуемый физической и геометрической
нейтралями.
4 6 ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА
Генераторы постоянного тока по способу питания обмотки*
возбуждения разделяются на генераторы с самовозбуждением,
когда обмотка питается от обмотки якоря того же генератора, и
с независимым возбуждением. В последнем.случае ее питание
осуществляется от независимого • источника. В генераторах с са-
мовозбуждением обмотки возбуждения могут включаться парал-
лельно или последовательно с обмоткой якоря, а также последо-
вательно-параллельно, т. е. смешанным образом.
Характеристика холостого хода генератора показывает зави-
симость э. д. с. якоря от тока возбуждения, снятую при постоян-
ном числе оборотов. Для генераторов с независимым возбужде-
нием при постоянстве частоты вращения э. д. с. обмотки якоря
прямо пропорциональна магнитному потоку, т. е. она определя-
ется магнитной характеристикой машины. Примерный вид этой
характеристики приведен на рис. 4J5.
Учитывая, что для генераторов параллельного и смешанного
возбуждении при холостом ходе ток якоря составляет несколько
процентов номинального тока генератора, практически их харак-
теристика холостого хода не будет отличаться от аналогичной
характеристики генераторов с независимым
возбуждением.
Для генератора последовательного возбуж- -------
дения характеристика холостого хода не име- /
ет смысла, так как ток возбуждения не отли- /
чается от тока якоря, а последний равен нулю. /
Внешняя характеристика показывает зави- Q
симость изменения напряжения на зажимах
генератора от изменения тока нагрузки при рис. 4 5. Характери-
неизменных значениях частоты вращения яко- стика холостого хода
ря и тока возбуждения.	генератора постоян-
r	J	ипгп тока
27
'Рис 4 6 Внешние характеристики генераторов постоянного тока:
•а — с независимым возбуждением, б — с параллельным возбуждением и в — с последова-
тельным возбуждением
В генераторах независимого .возбуждения с увеличением тока
нагрузки напряжение на его зажимах падает '(рис. 4.6,а), что объ-
. меняется снижением э. д. с. за счет реакции якоря и увеличением
падения напряжения в его обмотке.
Внешняя -характеристика генератора с .параллельным возбуж-
дением показана на рис. 4.6,6. В начальной части она близка к
характеристике, приведенной на рис. 4.6,а. При дальнейшем уве-
личении тока нагрузки и уменьшении напряжения снижается так-
же ток возбуждения. В области малых величин тока .возбуждения
изменения его оказывают существенное влияние на величину вы-
ходного напряжения. Таким образом, дальнейшее уменьшение ве-
личины сопротивления нагрузки приводит к уменьшению тока
возбуждения и выходного напряжения генератора, вследствие ’че-
го ток нагрузки начинает падать и в случае короткого замыкания
зажимов генератора величина тока нагрузки существенно мень-
ше, чем при номинальном режиме.
Внешняя характеристика генератора последовательного воз-
буждения приведена на рис. 4.6,в.	/
’В режиме холостого хода э. д. с. генератора создается за счет
остаточного магнитного .потока. По мере увеличения тока нагруз-
ки увеличиваются также ток возбуждения и магнитный поток,
что приводит к росту напряжения на зажимах генератора. При
достижении насыщения стали и дальнейшем увеличении тока на-
грузки напряжение на зажимах начинает уменьшаться, поскольку
магнитный поток постоянен, а падение напряжения в якоре и его
реакция увеличиваются.
Внешняя характеристика генератора смешанного возбужде-
ния зависит от величины токов в параллельной и последователь-
ной обмотках возбуждения. Предельные значения величин измене-
ния выходного напряжения определяются графиками, показанны-
ми на рис. 4.6,6 и в. Если отсутствуют специальные требования,
то относительные отклонения выходного напряжения генераторов
параллельного возбуждения не превышают 20%, а генераторов
смешанного возбуждения — 5%.
Различают три основных типа двигателей постоянного тока,
отличающихся способом подключения обмотки возбуждения к об-
мотке якоря:
28
двигатели параллельного возбуждения, у которых обмотка
возбуждения подключена параллельно обмотке якоря;
двигатели последовательного возбуждения, обмотка возбужде-
ния которых включена 'последовательно с обмоткой якоря;
двигатели смешанного возбуждения, у которых имеются две
обмотки возбуждения—параллельная и последовательная.
Свойства двигателей определяются в основном пусковыми,
рабочими п регулировочными характеристиками.
В пусковом режиме поведение двигателя характеризуется пус-
ковыми токами и вращающим 1моментом, которые обычно не
должны превышать двукратных величин номинальных значений.
Рабочие характеристики показывают зависимость частоты вра-
щения п, вращающего момента М, потребляемого от сети тока /,
и к.п.д. р от внешней нагрузки Р2 при номинальном значении
напряжения сети. Регулировочные характеристики определяют
пределы изменения частоты вращения якоря. Последняя прямо
пропорциональна напряжению, подводимому к двигателю,-сопро-
тивлению в цепи якоря и обратно пропорциональна магнитному
потоку главных полюсов.
Рабочие характеристики двигателя параллельного возбужде-
ния приведены на рис. 4.7. С увеличением полезной мощности
вращающий момент увеличивается. Ход кривой изменения вра-
щающего момента несколько отличается от прямой линии из-за
уменьшения магнитного потока за счет реакции якоря.
К.п.д. двигателя в момент пуска равен нулю. При увеличе-
нии нагрузки двигателя примерно до 0,3 номинальной величины
к. п. д. возрастает почти прямолинейно, а затем при нагрузке от
Ю,5 и более изменяется незначительно. При больших нагрузках
к. п. д. несколько уменьшается.
Ход кривой частоты вращения якоря показывает, что при уве-
личении нагрузки значение п на 5...8% уменьшается от установ-
ленного значения. Указанное снижение обусловливается увеличе-
нием падения напряжения в якоре. Противоположное воздействие
оказывает уменьшение магнитного потока главных полюсов за
счет реакции якоря.
Рабочие характеристики двигателя последовательного возбуж-
дения приведены на рис. 4.8.
Вращающий момент двигателя пропорционален квадрату тока
нагрузки и зависимость его изменения изображается параболой.
При больших токах нагрузки из-за насыщения стали увеличе-
ние вращающего момента происходит практически по линейному
закону.
Изменения к.п.д. описываются кривой, которая в начальной
части резко поднимается. Затем подъем кривой к.п.д. замедля-
ется, а при больших нагрузках кривая незначительно падает.
Данный тип двигателя нельзя пускать при снятой нагрузке, так
как в этом случае ток возбуждения весьма мал и резко возраста-
ет частота вращения якоря. Принимают, что минимальная на-
грузка двигателя составляет 25... 30% от номинального значения.
29
Рис 4 7 Рабочие характери-
стики двигателя параллельно-
го возбуждения
Рис. 4 8 Рабочие характери-
стики двигателя с последова-
тельным возбуждением
По мере 'роста тока нагрузки увеличивается магнитный поток,
частота вращения заметно снижается. В установке гарантирован-
ного питания предприятий связи двигатели последовательного воз-
буждения не применяются.
Рабочие характеристики двигателей смешанного возбуждения
зависят от способа включения обмотки возбуждения и занимают
среднее положение между характеристиками двигателей парал-
лельного и последовательного возбуждений.
Пуск двигателя параллельного возбуждения. Для уменьшения
броска тока при пуске в цепь якоря включают пусковой реостат,
который содержит несколько резисторов. Последние обеспечива-
ют ступенчатую регулировку пускового тока. Пусковой ток опре-
деляется суммарным сопротивлением пускового реостата и ак-
тивного сопротивления обмотки якоря. Верхний и нижний преде-
лы пускового тока выбираются: первый из условий обеспечения
сохранности двигателя, второй—из условия создания на валу
двигателя необходимого момента. Обычно на первой ступени за-
пуска пусковой ток составляет 1,5 ... 2,0 от номинального значе--
ния, на второй ступени — 1,2.. 1,5. Пусковые реостаты не пред-
назначены для длительной работы, поэтому операцию пуска не
следует затягивать. Переключение реостата обычно производят
при уменьшении величины пускового тока до значений, принятых
для последующей ступени запуска. Поскольку при прочих равных
условиях пусковой момент двигателя пропорционален магнитному
потоку, то запуск ведут обычно при выведенном регулировочном
реостате в цепи возбуждения, т. е. сопротивление реостата равно
нулю, что обеспечивает большой ток возбуждения и соответствен-
но магнитный поток.
Регулирование частоты вращения вала двигателя параллель-
ного возбуждения удобнее всего производить за счет изменения
тока возбуждения, что эквивалентно изменению магнитного пото-
ка. Поскольку частота вращения обратно пропорциональна зна-
чению магнитного потока, то для ее повышения следует уменьшать
магнитный поток или ток возбуждения.
30
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Дать понятие эдс генератора постоянного тока.
2.	Понятие обратимости машины постоянного тока.
3.	Способы возбуждения машины постоянного тока
4.	Особенности машины с последовательным возбуждением.
Глава 5. ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА
5.1.	ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Наиболее широкое применение для электропитания аппаратуры связи нашли
два типа химических источников тока:
1	. Первичные источники, действие которых основано на использовании не-
.обратимых электрохимических систем, которые характеризуются тем, что ве-
щества, образовавшиеся в процессе разряда, не могут быть возвращены в пер-
воначальное состояние, т. е. источники этого типа, практически не могут быть
заряжены воздействием электрического тока.
2	Электрохимические аккумуляторы, действие которых основано на исполь-
зовании обратимых электрохимических систем, т. е вещества, образовавшиеся
в процессе разряда, могут быть возвращены в первоначальное состояние под
воздействием электрического тока, пропускаемого через источник от внешнего
генератора.
5.2.	ПЕРВИЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И БАТАРЕИ
Под первичным элементом понимается источник электрической энергии од-
норазового действия, полученной прямым превращением химической энергии.
Батарея—это группа электрически соединенных между собой элементов, на-
ходящихся в общем корпусе (упаковке).
Для электропитания аппаратуры связи в основном применяются марганцо-
во-цинковые (МЦ) и воздушно-марганцово-цинковые (ВМЦ) элементы. По кон-
струкции эти элементы можно разделить на цилиндрические (дисковые), га-
летные и прямоугольные Как правило, цилиндрические элементы имеют цин-
ковый сосуд, который является отрицательным электродом В качестве поло-
жительного электрода используется угольный стержень, вокруг которого рас-
полагается активный материал, состоящий из смеси двуокиси марганца и гра-
фита, причем смесь замачивается раствором нашатыря Положительный элект-
род вместе со смесью помещается внутрь цинкового сосуда, а свободное про-
странство заполняется сгущенным раствором нашатыря, который является элек-
тролитом. Элементы галетной конструкции сосуда не имеют. Положительный
электрод выполняется в виде брикета, отрицательным — служит цинковая пла-
стина, а между ними располагается картонная прокладка, пропитанная раст-
вором нашатыря. Элементы галетной конструкции используются в основном для
создания анодных батарей.
31
Воздушно-марганцово-цинковые элементы отличаются тем, что в них вме-
сте с марганцем используется кислород окружающего воздуха, который посту-
пает через специальные отверстия. ВМЦ-элементы имеют несколько большую
электрическую емкость по сравнению с МЦ-элементами, но они очень чувстви-
тельны к перегрузкам и имеют узкий температурный диапазон (-J-10...-J-4O0 С).
Основные электрические и эксплуатационные характеристики элементов и ба-
тарей приведены в табл. 5.1—5.3.
В табл. 5 1—5 3 приведены данные свежеизготовленных элементов, т. е.
элементов, с момента изготовления которых прошло не менее 2 и не более
Т а б-л и ц а 5.1
Стандарт	Обозначение	Электрические характеристи- ки		Г арантнрованный срок хранения, мес.	Продолжительность работы в конце сро- ка хранения, ч	Условия непре- рывного разря- да прн испы- таниях		Габаритные размеры эле- мента, мм		Масса, г, не более 1
		напряже- ние, В	продолжи- тельность ра- боты при 20° С, ч ,							
						сопротив- ление вне- шней це- пи, Ом *	конечное напряже- ние, В	высота	сторона квадрата	
Элементы	145Л	1,48	160	12	130	'20	0,85'	102	42	300
квадратные	145У	1,60	160	18	130	20	0,85	102	42	300
марганцо-	165 Л	1,50	550	21	400	20	0,85	132	57	700
во-цинко- вые, ГОСТ 3316—74	165У	1,66	550	21	400	20	0,85	132	57	700
Элементы	045	1,3	520	15	300	10	0,7	123	51,0	600
гальваниче- ские сухие, ГОСТ 296—68	076	1,3	750	15	500	5	0,7	161	73,0	1700
Таблица 5.2
Стандарт	Обозначение элемента	Электрические характеристи- ки		Гарантийный срок хранении, мес.	Продолжител ьн ость работы в конце га- рантийного срока хранения, ч	Условия непре- рывного раз- ряда при ис- пытаниях		Габаритные размеры*кор- пуса-, мм		। Масса, г, не более
		напряжение, В	продолжи- тельность работы, ч							
						сопротив-1 леиие янешней | цепи, Ом	конечное наряже- ние , В 1	высота	диаметр	
Элементы	386	1,48	20	3	16	200	1,0	44,5	10,5	10
электриче-	314	1,52	• 38	6	30	200	1,0	38,0	14,5	15
ские мар-	316	1,52	60	9	48	200	1,0	50,5	14,5	20
ганцово-	332	1,40	6	6	4,8	20	0,85	37,3	21,5	30
цинковые,	336	1,40	10	6	7,0	20	0,85	60	21,5	45
ГОСТ	343	1,50	12	18	9,0	20	0,85	50	26,2	50
12333—74	373	1,55	40	18	28	20	0,85	61,5	34,2	115
	374	1,55	50	18	35	20	0,85	75	34,2	130
	376	1,55	65	18	45,5	20	0,85	91	34,2	165
	425	1,48	144	15	100	20	0,85	100	40	235
	465	1,50	495	18	340	20	0,85	125	51	502
32
Таблица 5.3
Тип батареи	Электрические характеристики			Гарантированный срок хранения, мес	Условия не- прерывного разряда при испытаниях		Габаритные размеры корпуса элемента, мм		
	напряжение, В	емкость, А-ч	продолжи- тельность работы, ч				высота	ширина	длина
					сопротив- ление вне- шней це- пи, Ом	конечное напряже- ние. В			
160-АМЦГ-0,35	160	0,35	—	6	11700	100	144	77	109
120-АМЦГ-0.27	120	0,27		6	8750	56	40	94	240
102-АМЦГ-1.2	102	1,2	-	12	7000	60	59	145	185
ЮО-АМЦГ-У-2,0	100	2,0	180	15	7000	60	73	138	218
100-АМЦГ-2,0	100	2,0	180	15	7000	60	73	138	218
100-АМЦГ-0,7	100	0,7	66	15	7000	60	53	117	174
70-АМЦГ-У-1,3	70	1,3	120	15	4680	40	50	112	174
70-АМЦГ-1.3	70	1,3	120	15	4680	40	50	112	174
13-АМЦГ-У-0,5	13	0,5	500	18	10000	8	41	51	65
13-АМЦГ-0.5	13	0,5	—	. 12	1 мА*	8	41	51	65
* Ток разряда.-
30 суток. В табл. 5.1 приняты обозначения: Л—-элементы летнего типа, рабо-
тающие в интервале температур —17... 4-60° С; У — универсальные элементы,
работоспособность в интервале температур —40... +60° С; число, стоящее в на-
чале условного обозначения батареи, указывает ее напряжение, буква А или Н —
анодная или накальная; Г — галетной конструкции; последнее число — емкость при
температуре 4-20° С. Стандартом СЭВ 589—77 введены другие условные обозна-
чения. Элемент обозначают с помощью одной или двух букв с последующей
цифрой. Для МЦ-элемента используется однобуквенное обозначение, которое
характеризует форму элемента. Все другие элементы в том числе и ВМЦ,
обозначаются с помощью двух букв, первая из которых определяет электрохи-
мическую систему, например А—марганцово-воздушно-цинковый элемент, вто-
рая—форму элемента. Цилиндрическая или дисковая форма обозначается бук-
вой R, галетная —• F и прямоугольная — S. Цифра, следующая за указанными
буквами, определяет размеры элемента. В качестве первичных источников ма-
лой емкости применяются батареи типа -3336, выпускаемые в соответствии с
требованиями ГОСТ 2583—79. Начальное напряжение этих батарей может ле-
жать в пределах 3,9 ..4,1 В, в конце срока хранения 3,5... 3,6 В. Конечное разряд-
ное напряжение составляет 2,7 В при сопротивлении внешней цепи 10 Ом. Время
разряда может изменяться от 40 до 60 мин в зависимости от марки элемента.
Срок сохранности батарей — от 6 до 8 месяцев. Габаритные размеры — 67Х62Х
Х22 мм, масса — не более 150 г.
5.3.	ТИПЫ И УСТРОЙСТВО кислотных
(СВИНЦОВЫХ) АККУМУЛЯТОРОВ
Кислотным свинцовым аккумулятором называется гальванический элемент,
в котором активным веществом положительного электрода служит двуокись
свинца, а отрицательного — губчатый свинец.
2—135
33
Отечественная промышленность выпускает кислотные аккумуляторы (ба-
тареи) различного назначения._В аппаратуре связи получили широкое приме-
нение стационарные аккумуляторы типов С, СК и СН. Находят применение
также стартерные и другие типы аккумуляторов.
Выпускается не менее 45 разновидностей аккумуляторов типов С и СК ем-
костью от 36 до 5328 А-ч. В условном обозначении аккумуляторов типов С и
СК буква С обозначает «стационарный», буква К — пригодность аккумулятора
для коротких режимов разряда большими токами. Аккумуляторы, имеющие в
условном обозначении букву К, отличаются тем, что у них соединительные ши-
ны между выводами имеют большее сечение. Аккумуляторы от С-1 до С-4 вы-
полняются с соединительными шинами, допускающими короткие режимы раз-
ряда. Буква «з» указывает, что аккумулятор выпускается в баке закрытого
исполнения, буква Э обозначает, что аккумулятор собран в эбонитовом баке.
Число, стоящее вслед за буквами, указывает номер аккумулятора, умножение
которого на число 36 дает значение номинальной емкости при 10-часовом ре-
жиме разряда.
Условное обозначение аккумуляторов типа СН, которые выпускаются емко-
стью от 40 до 800 А-ч, расшифровывается следующим образом: С — стацио-
нарный, Н — пластины пастированной'(намазной) конструкции. Последующее в
наименовании число указывает номер аккумулятора, получающийся как част-
ное от деления номинальной емкости на число 40. Каждый свинцовый аккуму-
лятор собирается в баке, изготовленном из кислотоупорного материала. Баки
аккумуляторов могут быть открытого и закрытого типов с крышкой. В соот-
ветствии с- конструкцией баков свинцовые аккумуляторы типов С и СК на-
зывают аккумуляторами открытого типа, а аккумуляторы СН — закрытого. Кры-
шки имеют отверстия для выводов-электродов и заливки электролита. Зазоры
между крышкой и баком аккумулятора, а также выводы электродов гермети-
зируются кислотоупорной пастой. На отверстия для заливки электролита на-
деваются пробки, которые могут обеспечивать выход газов из аккумулятора.
Разработаны пробки, обеспечивающие нейтрализацию водорода, выделяющего-
ся при заряде аккумуляторов. Бакн могут изготовляться из стекла, эбонита,
пластмассы, керамики и даже из дерева. Материал баков не должен вызывать
загрязнения раствора серной кислоты различными примесями, изменяющими
свойства электролита. Блоки пластин (электродов) погружены в водный раствор
серной кислоты. Электроды располагаются так, что каждый положительный
электрод находится между двумя отрицательными, следовательно, в аккумуля-
торе число отрицательных электродных пластин всегда на одну больше, чем
положительных. Отводы от электродных пластин одной полярности привари-
ваются к мостикам, связывающим все группы этой полярности.
Положительные электродные пластины делятся на поверхностные и пасти-
рованные. Поверхностные пластины отливают из чистого свинца и придают им
ребристую форму, что позволяет на порядок увеличить активную поверхность
пластин и ее электрическую емкость. Вновь изготовленные поверхностные пла-
стины подвергаются на заводе формовке, в процессе которой на поверхности
пластин образуется слой сернокислого свинца. Эти пластины применяются в ак-
кумуляторах типов С и СК и имеют три разновидности: И-1, И-2 и И-4, от-
личающиеся размерами (емкостью). Пастированные положительные электрод-
ные пластины получают путем вмазывания пасты, состоящей из окислов свин-
ца, в ячейки решеток, отлитых из свинцово-сурьмяного сплава. Отрицательные
34
пастированные пластины устроены так же, как н положительные. От положи-
тельных они отличаются более легкой решеткой и составом пасты, заполняю-
щей ее. На заводе пластины проходят формовку, в результате которой на по-
ложительных пластинах образуется темно-корнчневая масса двуокиси свинца, а
иа отрицательных — металлический свинец губчатого строения и серого цвета.
Отрицательные коробчатые электродные пластины, применяемые в аккуму-
ляторах типов С и СК, отличаются от отрицательных пастированных (намазных)
тем, 'что они состоят из двух продольных свинцовых перфорированных листов,
которые, будучи приложенными один к другому, образуют полые пространст-
ва — «коробочки». В процессе изготовления в коробчатые пластины закладыва-
ется активная масса, к которой электролит имеет доступ через отверстия пла-
стины. Коробчатые пластины выпускаются только в разряженном состоянии.
Изготавливаются три вида отрицательных коробчатых пластин: И-1, И-2 и И-4.
В аккумуляторах применяются крайние отрицательные пластины, которые от-
личаются от средних пластин половинным количеством закладываемой актив-
ной массы. При сборке аккумуляторов применяются положительные и отрица-
тельные электродные пластины одного номера, например И-1.
Для предупреждения электронной проводимости между разнополярными
пластинами устанавливаются сепараторы. В аккумуляторах типов С, СК и СН
применяются мнпластовые сепараторы с полиэтиленовыми держателями, что
позволяет не проводить замены сепараторов в течение всего срока службы
аккумулятора. В аккумуляторах типов С и СК ранних выпусков применялись •
деревянные сепараторы, изготовленные из специальных сортов фанеры.
Как правило, аккумуляторы соединяются в батареи последовательно, чтобы
'получить наиболее распространенные в устройствах связи номинальные напря-
жения 24 и 60 В. Аккумуляторы небольшой емкости (до С-3 и СК-3 включи-
тельно) располагаются так, чтобы направление пластин было бы перпендику-
лярно продольной оси стеллажа, а соединительные свинцовые полосы — вдоль
оси. С одного конца к каждой соединительной полосе привариваются отводы
отрицательных пластин данного аккумулятора, а к другому концу той же по-
лосы— отводы положительных пластин соседнего аккумулятора. По соедини-
тельной полосе проходят полные токи заряда или разряда батареи. При раз-
мещении аккумуляторов большой емкости направление пластин выбирают та-
ким, чтобы оно совпадало с продольной осью стеллажа, а соединительные по-
лосы были перпендикулярны оси стеллажа. Габаритные размеры, масса и ори-
ентировочный объем электролита аккумуляторов открытого и закрытого испол-
нений приведены в табл. 5.4 и 5 5.
Аккумуляторы заливают электролитом, состоящим из водного раствора
серной кислоты. Для первоначальной заливки в новые аккумуляторы типов С,
СК и СН применяется электролит с удельным весом (плотностью) 1180 кг/см3
при температуре -f-25° С. Полностью заряженные аккумуляторы типов С и СК
имеют электролит плотностью 1210 кг/м3, а типа СН — 1220 кг/м3. Одинаковый
в процентном отношении электролит прн различной температуре обладает раз- -
ной плотностью, поэтому для его характеристики необходимо указывать темпе-
ратуру. Плотность воды при температуре +15° С принята равной единице. В
табл. 5 6 приведено содержание серной кислоты в водных растворах различ-
ной плотности при температуре -)-15оС, а также значения плотности электро-
лита и температурного коэффициента.
35
Таблица 5.4
	Габаритные размеры, мм			Ориентнровоч-	Орнентировоч -
Тип аккумулятора				ная масса без	
				электролита,	ное количество
	длина	ширина	высота	кг	электролита, л
С-1	80	215	270	6,8	3,0
С-2 С-3	130 180	215	270	12 16	5,5 8,0
С-4 С-5	260	215	270	21 25	11,6 11,0
С-6, СК-6 С-8, СК-8	205	220	485±5	30 37	15,5 14,5
С-10, СК-Ю С-12, СК-12	270	220	485±5	46 53	21,0 20,0
С-14,'СК-14	315	220	485±5	61	23,0 .
С-16, СК-16	429	279	583	90	34,0
С-18, СК-18	469	279	583	101	37,7
С-20, СК-20	504	279	583	ПО	34,5
С-24, СК-24	344			138	50,0
С-28, СК-28	379	474	К Q О	155	54,0
С-32, СК-321	414		□оо	172	60,0
С-36, СК-36	454			188	67,0
С-40, СК-40	499	484	593	208	73,0
С-44, СК-44	534			226	80,0
С-48, СК-48	576			243	86,0 '
С-52, СК-52	609			260	92,0
С-56, СК-56	649			278	99,0
С-60, СК-60	684			295	105,0
С-64, СК-64	719			312	111,0
С-68, СК-68	759			330	118,0
С-72, СК-72	794			347	123,0
С-76, СК-76	834			365	129,5
С-80, СК-80	869			382	134,0
С-84, СК-84	904			397-	141,0
С-88, СК-88	944			417	147,0
С-92, СК-92	979		•	434	153,0
С-96, СК-96	1019			450	160,0
С-100, СК-100	1059			467	167,0
С-104, СК-104	1089			487	172,0
С-108, СК-108	1129			506	179,0
С-112, СК-112	1164			524	184,0
С-116, СК-116	1204			541	191,0
С-120, СК-120	1239			559	197,0
С-124, СК-124	1274			577	204,0
36
Тип аккумулятора	Габаритные размеры, мм			Ориентировоч- ная масса без электролита, кг	Ориентировоч- ное количество электролита,л
	длина	ширина	высота		
С-128, СК-128	1314	484	598	595	211 ,0
С-132, СК-132	1354			612	217,0
С-136, СК-136	1389			631	224,0
С-140, СК-140	1424			649	231,0
С-144, СК-144	1459			661	237,0
С-148, СК-148	1490			685 '	245,0
Примечания: 1. Допуски на габаритные размеры аккумуляторов составляют ±4 мм.
2. Материал баков аккумуляторов до СК-14 включительно — стекло, выше — дерево.
Таблица 5.5
Тип аккумулятора	Габаритные размеры аккуму- лятора, мм			Ориентировочная масса аккумулятора в стеклянных банках без электролита, кг	Ориентировочное количество электролита, л
	длина	ширина	высота		
СН-1	rfx СО СО О Ф- н-н-н- ю со со t-r-	1	220±3 220±3 222±2	505±5 290±5 305±5	8,7	2,2
СН-2	140±2	222±2	290±5	12,8	3,5
сн-з;? г	180±3 180±3	220±3 220±3	305±5 290±5	17,1	4,8
СН-4	152±3 152±3	262±4 262±4	445±5 430±5	23,0	6,0
СН-5	175±4 175±4	262±4 262±4	445±5 430±5	26,7	7,0
СН-6	194±4 194±4	262 ±4 262±4	445±5 '30±5	'31,5	8,0
СН-8	233±4	255±4	430±5	36,5	10,0
СН-10	276±4	255±4	430±5	43,7	12,0
СН-20	295±5	380±5	520±10	87,0	25,0
Плотность электролита при температуре, отличающейся от 4-15° С,
dt=di5-|-a(15—0.
При подготовке раствора следует учитывать повышение его температуры отно-
сительно температуры серной кислоты и воды, причем чем выше плотность раз-
водимой кислоты и чем больше объем воды,' тем выше температура раствора.
На практике целесообразно заранее заготовить раствор серной кислоты с плот-
37
Таблица 5.6
Плотность раствора серной Г кислоты dti, кг/м8	Содержание серной кислоты		Темпера- турный коэффици- ент плот- ности а	Плотность раствора серной кислоты dls, кг/м3	Содержание серной кислоты		Темпера- турный коэффици- ент плот- ности а
	по массе, %	на 1 л раствора, кг			до массе, %	иа 1 л раствора, кг	
1170	23,4	0,274	0,63	1380	47,9	0,661	0,78
1180	24,7	0,291	0,65	1390	49,0	0,681	0,79
1190	25,9	0,308	0,66	1400	50,0	0,700	0,79
1200	27,2	0,326	0,68	1410	51,0	0,719	0,80
1210	28,4	0,344	0,69	1420	52,0	0,738	0,80
1220	29,6	0,361	0,70	1810	88,1	1,595	1,09
1230	30,8	0,379	0,71	1820	89,8	1,634	1,08
1240	32,0	0,397	0,72	1830	91,8	1,680	1,06
1250	33,2	0,415	0,72	1840	94,8	1,744	1,03
иостью 1400 кг/м3 и потом по мере надобности понижать его плотность. В ка-
честве примера приведем расчет количества серной кислоты плотностью
1830 кг/м3 и воды, необходимого для приготовления 1 л раствора плотностью
1400 кг/м3. Из табл. 5.6 находим, что 1 л кислоты содержит 150 г воды и
1680 кг/м3 чистой кислоты. В 1 л раствора плотностью 1400 кг/м3 содержит-
ся 0,7 кг кислоты и 0,7 кг воды. Объем исходного раствора серной кислоты
плотностью 1830 кг/м3, содержащего 0,7 кг кислоты, равен: 0,7:1,68 = 0,417 л.
Воды в таком объеме содержится 0,417-0,150=0,063 кг. Следовательно, для по-
лучения 1 л раствора требуемой плотности нужно долить 0,7—0,063 = 0,637 кг
дистиллированной воды. Для получения п литров раствора следует взять 0,417/х
литров указанной выше кислоты и 0,637п литров дистиллированной воды. Сле-
дует отметить, что точная подгонка требуемой плотности электролита обычно
производится на основе фактических измерений.
Дистиллированная вода должна отвечать требованиям ГОСТ 6709—72.
Требования к ней по допустимости вредных примесей гораздо выше, чем к ана-
логичным требованиям, предъявляемым к серной кислоте, поскольку в процессе
эксплуатации расход воды в 10—15 раз превышает объем'расходуемой кислоты.
Дистиллированную воду следует хранить в закрытых стеклянных, полиэтиле-
новых или фторопластовых сосудах.
'Для приготовления раствора электролита следует пользоваться эбонитовы-
ми, керамическими, винипластовыми или деревянными, выложенными свинцом,
баками. Стеклянные сосуды от нагревания могут лопнуть. Необходимо серную
кислоту вливать в воду тонкой струей, непрерывно размешивая раствор элект-
ролита стеклянной палочкой.
5.4.	ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
КИСЛОТНЫХ (СВИНЦОВЫХ)
АККУМУЛЯТОРОВ -
Рассмотрим химические реакции при заряде и разряде кислотных (свинцо-
вых) аккумуляторов. В растворе электролита происходит распад некоторой ча-
сти молекул на положительные ионы водорода и отрицательные кислотного ос-
38
татка. При разряде аккумулятора губчатый свинец отрицательного электрода
вступает в реакцию с ионами кислотного остатка серной кислоты, в результа-
те чего на отрицательном электроде осаждается сульфат свинца. Конечными
продуктами реакции вблизи положительного электрода являются сульфат свин-
ца и вода. При заряде под действием электрического тока внешнего источни-
ка на отрицательном электроде восстанавливается губчатый свинец, а на поло-
жительном электроде—двуокись свинца. Водород воды раствора электролита
взаимодействует с кислотным остатком сульфата свинца, в результате чего в
растворе повышается содержание серной кислоты. Таким образом, суммарный
процесс в свинцовом аккумуляторе при его разряде и заряде можно выразить
уравнением
ч
Разряд
Pb(-) + PbO2( + ) + 2SO4^Pb<-)SOH-Pb(+>sO4+2H2O.
Заряд
Электродвижущую силу Е свинцового аккумулятора с достаточной для прак-
тики точностью можно подсчитать по формуле Е=0,854-^25-10-3, где du—
плотность электролита при 4-25° .С. Установившееся значение э.д.с. полностью
заряженного аккумулятора составляет 2,06 В и разрях<енного 2,02... 2,03 В.
Сднако значение э д. с. не может служить достоверным показателем разря-
женности аккумулятора. Наиболее достоверными показателями состояния акку-
мулятора являются значения отдаваемой емкости и плотности электролита.
Номинальным режимом разряда, при котором аккумуляторы отдают номи-
нальную емкость, считается 10-часовой режим. Номинальное напряжение ак-
кумуляторов типов С, СК и СН принимается равным 2 В. Это наименьшее на-
пряжение полностью заряженного аккумулятора в течение первого часа раз-
ряда током 10-часового режима разряда при температуре раствора электролита
4-25° С. В табл. 5 7 приведены данные о значениях емкости аккумуляторов ти-
пов С и СК, которая может быть снята при различных разрядных токах. В
табл. 5.8 приведены данные аккумуляторов типа СН.
Следует обратить внимание на ряд особенностей и условий, при которых
обеспечиваются приведенные выше показатели. Для аккумуляторов типа С
глубокие разряды малым током весьма вредны, лоскольку они приводят к
Таблица 5.7
Режим разряда	Тнп аккуму- лятора	Ток разряда f А	,	Отдаваемая емкость		Наимеиыпее’нап- риженне в конце разряда, В '
			А-ч	доля от номи- нальной емко- сти, %	
10-4	ON, C3-N, CK-/V, CK3-/V	3,6/V	36/V	100	
7,5-4		4.4N	33/V	91,7	
5-ч З-ч 2-ч		6,02V 9, ON 11, ON	30/V 27/V 22/V	83,3 75,0 61,1	1,80
1-4	СК-7/,	18,5/V	18,5/V	51,4	
0,5-ч	CK3-/V,	25/V	12,5/V	35,0	1,75
0,25-ч	C34V	32/V	8/V	22,2	
Примечание N — номер аккумулятора.
39
Таблица 5.8
Режим разряда	Ток разряда, А	Отдаваемая емкость		Наименьшее’’нап- ряжение в конце разряда, В
		А-ч	доля от номина- льной емкости, %	
Ю-ч	4#	40#	100	ъ
7,5-ч	4,9#	37#	92,5	1 ял
5-ч	6,6#	33#	82,5	
З-ч	10#	30#	75,0 .	
2-ч	12#	24#	60,0	
Ьч	20#	20#	50,0	1 7F,
0,5-ч	30#	15#	37,0	1 | / м
0,25-4	40#	10#	25,0	
1-мин	50#	0,83#	2,07	
Примечания: 1. TV — номер аккумулятора. 2. Для аккумуляторов СН-20 при 1-мннутном
режиме разряда допускается снижение напряжения до 1,65 В. 3. На первом цикле прн
1 ... 10-часовых режимах разряда аккумуляторы должны отдавать не менее 85% указан-
ной емкости.
преждевременному повреждению пластин, поэтому с аккумуляторов не разре-
шается снимать емкость больше номинальной, несмотря на высокие напряжения
в конце разряда. Приведенные в табл. 5.8 значения емкости, для режимов раз-
ряда от 1- до 10-часового должны обеспечиваться на четвертом цикле разряд-
заряд; для более коротких режимов — на десятом цикле. Прн этом плотность
электролита в начале разряда должна быть (1220±5) кг/м3 при температу-
ре +25° С.
Существенное влияние на емкость аккумулятора оказывает температура
электролита. Прн понижении температуры отдаваемая аккумулятором емкость
уменьшается, а при повышении температуры — увеличивается. Известно, что все
номинальные параметры аккумуляторов отнесены к температуре раствора элек-
тролита -)-25оС. Действующими на предприятиях связи нормами нижний пре-
дел температуры в аккумуляторных помещениях ограничен +15° С. Верхний
предел температуры электролита ограничен +40° С. Если средняя температу-
ра электролита во время разряда отличается от 4-25° С, то полученная от акку-
мулятора фактическая емкость должна быть приведена к емкости при темпе-
ратуре +25° С по формуле
Q25 = Q/[l+a(/-25)],
где Q — фактическая емкость, отдаваемая аккумулятором, А-ч; t — средняя
температура электролита при разряде, которая определяется как среднее ариф-
метическое значение всех измерений при разряде; а — температурный коэффи-
циент. Для аккумуляторов типов С и СК в расчетах можно принять среднее
значение а=0,008 для, интервала температур 10 ....40° С. При расчете приведен-
ной емкости аккумуляторов типа СН значения температурного коэффициента
следует брать из табл. 5.9.
Следует отметить, что с изменением температуры меняется также внутрен-
нее сопротивление аккумулятора: с увеличением температуры оно уменьшается.
Если температура аккумулятора типов С и СК снижается от 4-25° С до нуля,.
40
Таблица 5.9
Продолжите- льность разряда, ч	Температурный коэффициент а прн температурах		Продолжите- льность разряда, ч	Температурный коэффициент а при температурах	
	5. .. 25°С	25. ..45°С		5...25°С	25...45’С
10,5	0,0060	0,0026	2,0	0,0110	0,0058
7,5	0,0371	0,0037	1,0	0,0125	0,0078
5,0	0,0088	0,0041	0,5	0,0182	0,0095
3,0	0,0104	0,0050	0,25	0,0228	0,0166
то значение внутреннего сопротивления возрастает примерно в 1,5 раза, что
обусловливается в основном изменением сопротивления электролита.
Саморазряд у исправных свинцовых аккумуляторов не превосходит в сред-
нем 1% номинальной емкости в сутки. Наибольшие потери емкости при само-
разряде не должны превышать для аккумуляторов типов С и СК 21% за
первые 15 суток и 30% за 30 суток, для аккумуляторов СН эти значения сос-
тавят 1,5% и 21% соответственно.
Отдача свинцовых аккумуляторов, которая характеризуется отношением ко-
личества электричества, отдаваемого при разряде, к количеству электричества,
необходимого для его заряда, зависит от различных факторов. К ним прежде
всего следует отнести потери за счет внутреннего сопротивления, побочных элек-
трохимических процессов и разложения воды, причем последние в сильной сте-
пени зависят от значений тока заряда, особенно на последних стадиях заря-
да. Отдача существенно зависит также от конечного зарядного напряжения.
Так, если заряжать аккумуляторы типа С или СК до конечного напряжения 2,7 В
ра элемент, то отдача по емкости составит 84%. Для конечного напряжения
2,3 В значение этой величины увеличится до 90%, Увеличение разрядного то-
ка ведет к уменьшению отдачи аккумулятора, что видно из данных табл. 5.7
и 5.8.
Срок службы аккумуляторов типов С и СК, эксплуатируемых в режиме за-
ряд-разряд, может достигать 7—8 лет, а в режиме непрерывного подзаряда —
20 лет. Как правило, отрицательные пластины работают в 2—2,5 раза дольше
положительных. В соответствии с техническими условиями срок службы' акку-
муляторов типа СН определяется 600 циклами заряд-разряд, или не^меиее 4 лет
со дня приведения аккумуляторов в действие.
5.5.	ЭКСПЛУАТАЦИЯ КИСЛОТНЫХ
(СВИНЦОВЫХ) АККУМУЛЯТОРОВ
На предприятиях связи основным режимом эксплуатации кислотных акку-
муляторов, собранных в батареи на различные номинальные напряжения, явля-
ется режим постоянного подзаряда. При наличии источника питания электроэнер-
гией, например, сети переменного тока, питание аппаратуры связи и подзаряд
батареи осуществляются от буферного выпрямителя. Прн отключении сети пе-
ременного тока начинается разряд батареи, который продолжается до восста-
новления напряжения переменного тока или отдачи емкости аккумуляторов.
После восстановления напряжения переменного тока буферный выпрямитель
41
одновременно питает аппаратуру связи и заряжает аккумуляторную батарею.
Эксплуатация батарей на предприятиях связи осуществляется с соблюде-
нием следующих правил:
1.	Перед вводом в эксплуатацию батарея должна обладать емкостью, рав-
ной 100% номинального значения.
2.	Для компенсации саморазряда и содержания батарей аккумуляторов ти-
пов С и СК в полностью заряженном состоянии необходимо на них поддер-
живать напряжение (2,2±0,05) В на аккумулятор. Для батарей, составленных
из аккумуляторов типа СН, напряжение на каждом из них должно поддержи-
_ ваться на уровне (2,18±0,04) В при температуре окружающей среды до +35°С
и (2,12±0,04) В для более высокой температуры.
' 3. Эксплуатация аккумуляторов при напряжении не ниже (2,2 ±0,05) В мо-
жет осуществляться без тренировочных заряд-разрядов и перезарядов.
4. Контрольные измерения напряжения каждого аккумулятора, плотности
электролита и его температуры должны проводиться ие реже одного раза в
месяц. Постоянство плотности электролита указывает иа то, что аккумулято-
ры полностью сохраняют свою емкость.
5. Контрольные разряды батареи аккумуляторов типов С и СК целесооб-
разно производить один раз в два года и всякий раз, когда возникают подо-
зрения на снижение емкости батареи.	--
. 6. Уравнительные заряды аккумуляторов СН следует производить после
доливкн воды и частых разрядов.
7. После разрядов аккумуляторных батарей, работающих в режиме не-
прерывного подзаряда, восстановление емкости их производится путем ступен-
чатого заряда.
Завод-изготовитель рекомендует для аккумуляторов типов С и СК следу-
ющие режимы заряда:
1.	Заряд до напряжения 2,6... 2,8 В на аккумулятор производится током
неизменной величины, не превышающей значения 0,12QH. Длительность заря-
да 12 ч.
2.	Двухступенчатый ускоренный заряд до конечного напряжения 2,6... 2,8 В
током, значение которого в процессе заряда плавно убывает. На первой ступе-
ни начальный ток должен быть не более 0,25Qn. На второй ступени, на кото-
рую переходят при напряжении 2,3 ... 2,4 В, ток в начале должен быть не бо-
лее 0,12QH. Длительность заряда 7.. 8 ч.
3.	Заряд при постоянном напряжении 2,2 . 2,35 В. Начальный ток числен-
но равен емкости аккумулятора. Заряд может длиться несколько суток. Приз-
наком окончания заряда является постоянство плотности электролита.
4	Вначале заряд ведется током постоянного значения 0,25QH При повы-
шении напряжения до 2,2 .„2,35 В происходит переход в режим постоянного на-
пряжения. Заряд может длиться несколько суток.
5.	Уравнительный заряд батареи преследует цель подогнать до нормы ве-
личину емкости любого из аккумуляторов батареи По рекомендации завода-
изготовителя уравнительный заряд проводится ежеквартально в течение 2—3 су-
_ ток. Возможны два вида уравнительного заряда, а именно, до напряжения
2,6... 2,7 В и при напряжении (2,3±0,05) В на аккумулятор. В первом случае
заряд ведут током 2,6У А до тех пор, пока у всех аккумуляторов установится
повышенное напряжение, которое будет сохраняться неизменным в течение 1 ч.
42
Д'акже неизменной должна быть плотность раствора электролита Затем батарею
отключают и оставляют в покое на 1 ч, после чего ее вновь заряжают тем же
током. Такие заряды повторяются до тех пор, пока через 30... 40 с после
очередного включения не начнется «кипение» аккумуляторов. В батарее подрав-
нивается плотность раствора электролита, она включается на заряд для переме-
шивания раствора электролита (около 1 ч) и после этого батарея готова к ра-
боте. Для батарей, работающих в режиме непрерывного подзаряда при напря-
жении (2,2 ±0,05) В на аккумулятор, рекомендуется второй вид уравнительно-
го заряда, проводимого ежеквартально в течение 2 суток. В обоих видах урав-
нительного заряда аккумуляторные батареи предварительно не разряжаются.
Для аккумуляторов типа СН заводом-изготовителем рекомендуются следу-
ющие режимы заряда:
1.	Ступенчатый заряд при постоянном значении зарядного тока каждой
ступени. На первой ступени заряд ведется током, значение которого составляет
0,2QH, до напряжения 2,2... 2,35 В на аккумулятор. На второй ступени уста-
навливается ток 0,05QH й заряд ведут до получения напряжения 2,6... 2,7 В
на аккумулятор и неизменной плотности раствора электролита в течение по-
следних 2 ч.
2.	Заряд при постоянном напряжении, которое может быть выбрано в пре-
делах 2,15... 2,35 В на аккумулятор. Заряд ведется до тех пор, пока плотность
электролита будет оставаться неизменной в течение последних 10 ч.
3.	Ступенчатый заряд. На первой ступени величина зарядного тока поддер-
живается равной 0,2<QH до достижения напряжения 2,15... 2,35 В на аккумуля-
тор. После достижения напряжения 2,15... 2,35 В выпрямитель переводится в
режим стабилизации напряжения. Аккумулятор на первом этапе получает 80...
... 95% емкости. Второй этап может длиться несколько суток. Окончание заря-
да характеризуется неизменностью плотности электролита в течение последних
10 ч.
4.	Уравнительный заряд проводится после каждой доливки воды и при
частых эксплуатационных разрядах. Уравнительный заряд производится при на-
пряжениях 2,25... 2,4 В до повышения средней плотности электролита до
1215 кг/м3. Уравнительный заряд заканчивается при постоянстве плотности эле-
ктролита в течение 10 ч. Продолжительность заряда может составить несколь-
ко суток.
Пример расчета аккумуляторной батареи. Для расчета необходимы следу-
ющие исходные данные: значение тока разряда батареи, продолжительность
разряда и допустимые пределы изменения напряжения на аппаратуре связи,
Ток разряда 1Р аккумуляторной батареи на предприятии связи, как правило,
определяется суммой токов, необходимых для питания аппаратуры и аварий-
ного освещения. Могут быть также другие дополнительные нагрузки, связан-
ные со спецификой данного предприятия. Время разряда батареи определяется
нормативными документами в зависимости от назначения предприятия связи и
его обеспечения электроэнергией. Это время может изменяться от 0,5 ч до
нескольких часов. Допустимые пределы изменения напряжения на* аппаратуре
связи указаны в ГОСТ 5237—83. Батарея составлена из аккумуляторов типа
СН на номинальное напряжение 24 В, и должна в течение времени Г—1 ч
•отдавать ток 100 А, рабочее напряжение 21,6... 26,4 В. Минимальная темпера-
тура аккумуляторного помещения 4-15° С. Требуемая от батареи емкость 1РТ
43
равна фактически отдаваемой емкости Q2s[l+a(/—25)]. Подставляя из табл.
5,8 и 5.9 соответствующие значения, получаем индексовый номер:
20 [1+0,0125 (15—25)]
Выбираем аккумулятор СН-6. Конечное разрядное напряжение составляет
1,75 В (см. табл. 5.8). Падение напряжения в токораспределительной сети при-
нимаем равным 2,4 В. Минимальное напряжение на батарее должно быть
21,6+2,4=24 В.
Число аккумуляторов в батарее в конце ее разряда равно 24/1,75=13,7»
»14. Учитывая, что напряжение 28,4 В на аппаратуре связи в режиме непре-
рывного подзаряда батареи превышает допустимую норму, батарею разделяем
на две секции. В основной секции оставляем 12 аккумуляторов, в дополнитель-
ной— два. Напряжение на аппаратуре связи в режиме непрерывного подзаряда
будет равно 24 В, при заряде батареи —25,2. При отключении выпрямителя
устройство автоматической коммутации должно мгновенно подключать допол-
нительную группу к нагрузке.
Преимущества аккумуляторов типа СН по сравнению с аккумуляторами С
и СК сводятся к следующему: удельные электрические характеристики выше
примерно в 1,5 раза; допускаются большие токи разряда в коротких режимах;
на 25... 30% меньше расход свинца; больший (до 10 лет) срок между капи-
тальными ремонтами; меньший саморазряд; ниже стоимость и трудоемкость при
монтаже и эксплуатации; при применении каталитических пробок отсутствуют
выделения паров электролита и водорода.
5.6.	ТИПЫ И УСТРОЙСТВО
ЩЕЛОЧНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
Щелочные аккумуляторы по сравнению с кислотными имеют ряд особен-
ностей, из-за которых эти аккумуляторы не нашли широкого применения в хо-
зяйстве связи. К указанным особенностям в первую очередь относятся широкие
пределы изменения напряжения, которые наблюдаются в процессе их эксплуа-
тации, значительная величина внутреннего сопротивления аккумуляторов и мень-
ший срок службы.
Из разнообразных типов щелочных аккумуляторов, выпускаемых отечест-
венной промышленностью, целесообразно рассмотреть характеристики аккумуля-
торов никель-железной электрохимической системы. Номенклатура НЖ-аккуму-
ляторов, применяемых для питания аппаратуры связи, приведена в табл. 5.10.
Щелочной аккумулятор состоит из положи-
Таблица 5.10		тельных и отрицательных электродных пластин,, которые разделены эбонитовыми палочками и по- гружены в стальной бак, наполненный водным раствором щелочи. Активная масса электродов в *
Тип аккуму- лятора	Номинальная емкость, А-ч	
НЖ-22 НЖ-45 НЖ-60		готовом виде закладывается в стальные перфо-
	22 45 60	рированные пакеты, из которых собираются пла- стины. Активная масса положительных электро-
НЖ-100	100	дов состоит из окислов никеля, смешанных с графитом, отрицательных — железа и его окис-
44
лев. В НЖ-аккумуляторах крайними пластинами являются отрицатель-
ные, поэтому сосуды находятся под отрицательным потенциалом. Токоотводы
электродов выполнены в виде стальных болтов, проходящих сквозь верхнюю
крышку сосуда и заканчивающихся борнами с гайками. В центре крышки со-
суда между контактными болтами имеется отверстие для заливки электролита.
Это отверстие закрывается стальной пробкой, имеющей канал для выхода га-
зов. Наружные боковые отверстия канала закрыты резиновым пояском, наде-
тым на пробку. Сосуд аккумулятора сварной из листовой стали, с наружной
стороны никелированный. Расположение электродов в сосуде таково, что меж-
ду ними и дном получается свободное пространство, которое предохраняет элек-
троды от соприкосновения с осадком, образующимся в процессе эксплуатации.
Назначение пространства между верхним краем электродов и крышкой состоит
в том, чтобы уменьшить разбрызгивание электролита при кипении в процессе
заряда. Щелочные аккумуляторы собираются на заводе в батареи, .которые
могут выполняться в деревянных ящиках, металлических каркасах или рамках.
В табл. 5.11 приведена номенклатура батарей, выпускаемых отечественной про-
мышленностью.
В НЖ щелочных аккумуляторах в качестве электролита применяется вод-
ный раствор едкого технического калия марки А или В плотностью 1190...
... 1210 кг/м3 с добавкой 20± 1 г/л моногидрата гидроокиси лития. Может так-
же применяться раствор едкого натрия сорта А с добавкой 10 г/л моногидра-
та гидроокиси лития. Щелочные аккумуляторы, залитые натриевым раствором,
могут работать при температурах окружающего воздуха 0... +45° С, а при ис-
пользовании раствора калия—-при температурах •—20...+35° С. Раствор нат-
рия обладает более высоким удельным сопротивлением, поэтому напряжение
при разряде аккумулятора в случае использования натриевого электролита бу-
дет несколько ниже, особенно при 1- и 2-часовом режимах. Желательно для
получения раствора электролита применять дистиллированную воду, но можно
пользоваться также дождевой водой. Наиболее вредные для аккумуляторов
примеси — это хлор, аммиак, металлы и органические вещества. Щелочи для
электролита поставляются либо в твердом состоянии, либо в виде раствора с
плотностью 1410 кг/м3. Чтобы определить массу (в килограммах) твердой ще-
лочи, необходимой для приготовления требуемого количества раствора электро-
лита, надо это количество раствора в литрах разделить на 3 для раствора
плотностью 1190... 1210 кг/м3 или на 2 для плотности 1270... 1300 кг/м3. Для
приготовления электролита из 1 л раствора плотностью 1410 кг/м3 количество
добавляемой воды можно определить из табл. 5.12.
Таблица 5.11
Обозначение батарей	Номинальное напряжение, В	Обозначение батарей	Номинальное напряжение, В	Обозначение батарей	Номинальное напряжение, В
10НЖ-22	12,50	7НЖ-45	8,75	10НЖ-60	12,50
17НЖ-22	21,25	10НЖ-45	12,50	4НЖ-Ю0	5,00
ЗНЖ-45	3,75	4НЖ-60	5,0	5НЖ-Ю0	6,25
4НЖ-45	5,0	5НЖ-60	6,25	юнж-юо	12,50
5НЖ-45	6,25	7НЖ-60	8,75		
Примечание. В обозначении батареи первая цифра указывает число аккумуляторов
в батарее.
45
Таблица 5.12
Плотность приготовленного раствора, кг/м3	1170	1180	1190	1200	1210	1220	1230
Количество воды, л	1,483	1,335	1,217	1,102	11,006	0,950	0,833 »
5.7.	ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ЩЕЛОЧНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
Одним из основных показателей состояния щелочных аккумуляторов явля-
ется значение э.д.с., у свежезаряженных аккумуляторов она равна 1,5 В. Элект-
родвижущая сила разряженных аккумуляторов составляет 1,3 В и резко сни-
жается при температурах, близких к нулю по шкале Цельсия, оставаясь в ди-
апазоне положительных температур практически постоянной.
Напряжение постоянного подзаряда, которое требуется поддерживать на
полностью заряженных щелочных аккумуляторах в эксплуатационных услови-
ях, должно составлять 1,58... 1,60 В. Номинальное разрядное напряжение ще-
лочных аккумуляторов принимается равным 1,25 В.
Напряжение во время разряда в определенной степени зависит от разряд-
ного тока и снижается при больших разрядных токах. Ориентировочные зна-
чения напряжения во время разряда как функции разрядного тока (для темпера-
туры +25° С) приведены в табл. 5.13.
Таблица 5.13
Ток разряда, А	8	5	О„< VH 3	2	
Напряжения, В	1 ,15...! ,18	1 , Ю...1,12	1 ,00...! ,05	0,80...0,85	0,50...0,60
Ток разряда аккумуляторов определяется как частное от деления емко-
сти, отдаваемой аккумулятором в режиме 8-часового разряда при средней тем»
пературе +25° С на требуемое время разряда.
Нормальному режиму заряда щелочных аккумуляторов соответствует ток
заряда, численно равный 0,25 номинальной емкости QH. Конечное напряжение
заряда при этом составляет 1,78... 1,80 В.
Емкость, отдаваемая щелочными аккумуляторами, не зависит от величины
тока разряда. С увеличением температуры электролита значение емкости уве-
личивается, с понижением—уменьшает -
Таблица 5.14		СЯ Ппи ПЛПЫ1ПРНИИ ТРМПРПАТУПЫ НА 1 ° С.
Тип аккуму- лятора	Номинальная емкость, А-ч	Нормальный в интервале 4-15...+40°С емкость воз- ток разряда, растает примерно на 0,5... 0,6%. Одна-
НЖ-22 НЖ-45 ' НЖ-60 нж-юо	22 45 60 100	ко длительная эксплуатация щелочных 11*25	аккумуляторов при предельной темпе- ^5	ратуре приводит к повреждению поло- жительных электродных пластин. Также
46
вредны режимы разряда аккумуляторов малыми токами. В табл. 5.14 приве-
дены величины нормальных токов разряда, рекомендованных для аккумулято-
ров различной емкости.-
Саморазряд аккумуляторов во времени протекает неравномерно. Он очень
интенсивен в первые дни после заряда, а затем стабилизируется. Саморазряд
увеличивается при повышении температуры. Так, при температуре 4-40° С прак-
тически емкость аккумулятора теряется за 15 суток, причем в первые трое
суток на 1/3. Величина отдачи по емкости составляет 66%.
Срок службы щелочных аккумуляторов определяется числом циклов заряд-
разряд и составляет в среднем 750 циклов.
5.8.	ЭКСПЛУАТАЦИЯ
ЩЕЛОЧНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
На предприятиях связи щелочные аккумуляторы применяются в основном
для электропитания телефонной аппаратуры в сельских областях. Режим эксплу-
атации предусматривает содержание батареи на отдельных шинах в отклю-
ченном от'нагрузки состоянии. Напряжение выпрямителя содержания вы-
бирается из расчета, что на одном аккумуляторе должно быть 1,58... 1,60 В.
При отключении основного выпрямителя, питающего аппаратуру связи, батарея
подключается к нагрузке. Время перерыва в подаче питания определяется ско-
ростью срабатывания коммутирующего устройства и на малых АТС не превы-
шает 0,2 с. Начальное напряжение питания равно 1,37л, где л — число аккуму-
ляторов. Для уменьшения колебаний напряжения выбор запаса емкости произ-
водят так, чтобы разряд прекращался раньше, чем онн отдадут имеющуюся
емкость. Например, при выборе батареи для резервирования питания на 1 ч
руководствуются характеристиками 3-часового режима. В этом случае за счет
недоиспользования емкости перепад рабочего напряжения составит 20%.
Для первоначального заряда в аккумулятор заливается раствор электролита,
после чего он выдерживается в течение 2 ч. В конце указанного срока вольт-
метром проверяется наличие напряжения. В случае отсутствия напряжения про-
питка пластин может продолжаться до 10 ч. Далее проверяют уровень электро-
лита и проводят три цикла заряд-разряд. Заряд осуществляется током 0,25QH
в течение 12 ч, разряд — током 0,125QH в течение 4 ч.
Эксплуатационный заряд аккумуляторов производится токами, значения ко-
торых приведены в табл. 5.14, в течение не менее 7 ч. В крайней необходимо-
сти допускается ускоренный заряд, когда первые 2,5 ч берется двойной нормаль-
ный ток и вторые 2 ч — нормальный ток заряда.
Для щелочных аккумуляторов предусмотрены так называемые усиленные
заряды, которые сводятся к заряду нормальным током за время 12 ч. Усилен-
ные заряды проводятся либо через каждые 10—12 циклов или один раз в месяц.
Нужно отметить еще одну особенность щелочных аккумуляторов, которая
заключается в постоянстве средней плотности электролита в процессе заряда
и разряда. В отличие от кислотных аккумуляторов, состояние щелочных акку-
муляторов характеризуется в основном значением э.дс.
В нормальных условиях электролит необходимо менять после каждых 100
циклов или один раз в год. Электролит также следует менять во всех случаях,
когда без видимых причин происходит потеря емкости или напряжения. Перед
сменой электролита аккумуляторы должны быть разряжены током 8-часово-
47
го режима до напряжения 1 В/элемент. После этого удаляют старый элект-
ролит, аккумуляторы промывают дистиллированной водой н тут же заливают
приготовленным заранее раствором электролита повышенной плотности (для ка-
лиевого раствора плотность 1230 кг/м3). Через 2 ч плотность раствора доводит-
ся до нормы и начинается усиленный заряд аккумулятора.
Щелочные аккумуляторы выпускаются заводом без электролита. Хранить ак-
кумуляторы следует в сухих вентилируемых помещениях без резких колебаний
температуры. Воспрещается совместное хранение кислотных и щелочных акку-
муляторов.
При приготовлении раствора электролита едкого калия для щелочных ак-
кумуляторов следует проявлять особую осторожность, так как при смешении
едкого калия с водой выделяется большое количество тепла. Твердую щелочь
нужно разбить на небольшие куски, при этом ее, как правило, накрывают ма-
териалом, чтобы осколки не попали в глаза и на кожу. Для растворения всю
находящуюся в бутыли щелочь опускают в воду маленькими кусочками, не-
прерывно помешивая раствор стеклянной или стальной палочкой.
5.9.	АККУМУЛЯТОРНЫЕ ПОМЕЩЕНИЯ
И ИХ ОБОРУДОВАНИЕ
На предприятиях связи аккумуляторные помещения строятся в соответствии
с ВНТП «Электроустановки предприятий и сооружений электросвязи, радиове-
щания и телевидения». Аккумуляторные помещения должны отвечать ряду тре-
бований, в основе которых лежит безопасность обслуживающего персонала и
оборудования.
Запрещается устраивать общие аккумуляторные помещения для кислот-
ных и щелочных аккумуляторов. Для установки аккумуляторных батарей вы-
деляется отдельное помещение (аккумуляторная), которое с помощью тамбура
площадью не менее 1,5 м2 и двух дверей отделяется от остального помещения
предприятия связи. Рядом с аккумуляторной предусматривается отдельная ком-
ната (дистилляториая) площадью не менее 4 м2, предназначенная для хране-
ния и приготовления раствора электролита н его компонентов. Высота помеще-
ний должна быть ие менее 2,8 м.
Стены и потолки указанных помещений выполняются из кирпича или бето-
на и обязательно оштукатуриваются.
Окна должны выходить во двор предприятия связи и ограждаться метал-
лической решеткой. В окна вставляются матовые или обычные стекла, которые
покрывают тонким слоем светлой клеевой краски.
Стены, потолки, двери, оконные рамы, вентиляционные короба, металли-
ческие конструкции и стеллажи для аккумуляторов должны иметь кислото-
упорное или щелочеупорное покрытие.
Пол в аккумуляторных помещениях выполняется на бетонном основании и
покрывается кислотоупорным или щелочеупорным материалом, которым может
служить специальный асфальт или метлахская плитка. Около стен обязательно
устраивается плинтус. При покрытии пола метлахскими плитками швы между
ними заполняются кислотоупорным или щелочеупорным материалом. Под стел-
лажами обязательно устраиваются опорные площадки из метлахских плиток,
размещенных на бетонной подушке.
48
В помещениях должна поддерживаться нормальная температура, нижний
допустимый предел которой составляет -|-10оС. Для отопления запрещается
применение приборов, у которых возможно появление искр или открытого огия.
В аккумуляторных помещениях предусматривается естественное - и искусст-
венное освещение. Для искусственного освещения должны применяться взрыво-
безопасные светильники. Не разрешается установка выключателей, розеток и
предохранителей. Аккумуляторные помещения должны иметь аварийное осве-
щение.
С целью удаления взрывоопасных газов и аэрозолей серной кислоты в ак-
кумуляторных помещениях должна применяться приточно-вытяжная вентиля-
ция, не связанная с вентиляцией других помещений предприятия связи. Короба
вентиляции должны размещаться вдоль стен и над проходами между стелла-
жами.
Аккумуляторы располагаются, как правило, на. стеллажах, которые должны
соответствовать типам и номенклатуре применяемых аккумуляторов. Аккуму-
ляторные стеллажи оборудуются и размещаются в соответствии с действующи-
ми нормативными документами, в частности с ГОСТ 1226—76. Стеллажи могут
быть одноярусные однорядные, одноярусные двухрядные, двухъярусные одно-
рядные и двухъярусные двухрядные. По применяемому материалу стеллажи
могут быть деревянными или металлическими. В условных обозначениях стел-
лажей первые буквы показывают материал, первая арабская цифра обознача-
ет число рядов, вторая — число ярусов и буква А или Б — модификацию стел-
лажа. Например, однорядный одноярусный металлический стеллаж модифика-
ции А имеет обозначение: стеллаж МС-11А ГОСТ 1226—76.
Ширина эксплуатационных проходов в свету между аккумуляторами прини-
мается не менее 0,8 м. Расстояние от отопительных приборов до аккумуляторов
должно быть не менее 0,75 м. Расстояние между токоведущими частями раз-
ных аккумуляторов, напряжения между которыми при нормальной работе, кро-
ме заряда, может изменяться от 65 до 250 В, должно быть не менее 0,8 м.
Сборка стеллажей выполняется на месте эксплуатации. Длина стеллажа не
превышает 3,5 м. Для получения стеллажа большей длины допускается уста-
новка нескольких стеллажей в торец друг к другу, при этом общая длина не
может быть более 10 м. Одноярусные стеллажи должны устанавливаться на
прямоугольных опорных тумбочках, плоских стеклянных изоляторах. Двухъярус-
ные стеллажи ставятся непосредственно на стеклянные изоляторы без опорных
тумбочек. Все необходимые размеры для сборки и установки аккумуляторов
приведены в ГОСТ 1226—76.
♦
5.10.	УКАЗАНИЯ
ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ
ПРИ РАБОТЕ С АККУМУЛЯТОРАМИ
При организации и проведении работ по техническому обслуживанию необ-
ходимо руководствоваться указаниями правил технической эксплуатации элект-
роустановок и правил техники безопасности, а также ведомственными инструк-
циями и правилами. Работники, обслуживающие аккумуляторные батареи, дол-
жны быть обеспечены спецодеждой и другими защитными средствами в соот-
ветствии с действующими нормами. Спецодежду надо хранить отдельно от пов-
седневной одежды в специальном отделении шкафа. Пользоваться спецодеждой
49
можно только при выполнении работ, связанных с обслуживанием аккумуля-
торных батарей. При заряде и формовке батарей необходимо пользоваться рес-
пираторами. Работать с кислотой, щелочью или электролитом можно только в
резиновых перчатках и галошах, в прорезиненном фартуке и хлопчатобумаж-
ном костюме с пропиткой и в защитных очках. Вблизи помещения с аккумуля-
торами должны находиться умывальник, мыло, вата в упаковке, полотенце и
закрытый сосуд с 5... 10%-ным нейтрализующим раствором питьевой соды. При
эксплуатации щелочных аккумуляторов в качестве нейтрализующего раствора
применяется 5... 10%-ный раствор борной кислоты. Для промывания глаз сле-
дует применять 2...3%-ные соответствующие нейтрализующие растворы. На
сосудах с растворами должны быть надписи. При попадании кислоты или щело-
чи на открытые части тела необходимо немедленно промывать пораженный уча-
сток сначала водой, потом нейтрализующим раствором. Начинать работу в
аккумуляторном помещении можно только после его проветривания. Вентиля-
ция помещения аккумуляторной включается перед началом заряда аккумулято-
ров и выключается не' ранее чем через 1,5 ч после окончания заряда. При экс-
плуатации аккумуляторных батарей по способу непрерывного подзаряда вен-
тиляция помещения должна производиться при каждом «закипании» электро-
лита в аккумуляторах. Электролит, пролитый на стеллажи, нужно стереть тряп-
кой, смоченной в нейтрализующем растворе. Электролит, пролитый на пол,
сначала собирается с помощью опилок, затем пол смачивается нейтрализующим
раствором и вытирается насухо тряпкой. Бутыли или -канистры с серной ки-
слотой переносятся вдвоем на специальных носилках. Запрещается бутыли или
кгнистры с кислотой переносить на руках или спине. При составлении кислот-
ного электролита серную кислоту необходимо вливать в воду тонкой струей и
небольшими порциями, все время перемешивая раствор стеклянной палочкой.
Запрещается лить воду в кислоту. Твердую щелочь разрешается брать только
щипцами или пинцетом. Брать щелочь руками запрещается. При разбивании
кусков твордой щелочи необходимо покрывать их чистой тканью во избежа-
ние попадания мелких осколков в глаза и иа кожу. В процессе составления
щелочного электролита следует опускать твердую щелочь в сосуд с водой или
вливать готовый раствор щелочи небольшими порциями, все время перемеши-
вая раствор металлической или стеклянной палочкой. Для приготовления элект-
ролитов следует применять эбонитовые баки. Для приготовления щелочного ра-
створа можно применять также железные или чугунные баки. Электролит или
дистиллированную воду следует доливать в аккумуляторы с помощью сифона
с резиновым шаром, грушей или небольшой стеклянной кружки. При изме-
рении плотности электролитов необходимо пользоваться специальными ареомет-
рами и термометрами.
Пайка аккумуляторных пластин в помещении с действующими аккумулято-
рами может производиться при соблюдении следующих условий:
приступать к пайке можно не ранее чем через 1,5 ч после окончания заряда;
до начала и во время пайки должна работать вентиляция;
пайку должен производить опытный работник, имеющий соответствующий
допуск, под наблюдением электромеханика.
По окончании работ в аккумуляторной необходимо тщательно вымыть лицо
и руки с мылом. Запрещается в аккумуляторной хранить и принимать пищу
и питьевую воду, а также класть в проходах хотя бы временно какие-либо пред-
меты и материалы.
50
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	В чем заключаются различия аккумуляторов открытого и закрытого
типов?
2.	Как зависит отдаваемая емкость от режима разряда и температуры?
3.	Особенности режима постоянного подзаряда.
4.	Способы заряда аккумуляторных батарей.
5.	Особенности щелочных аккумуляторов по сравнению с кислотными.
Глава 6. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ЭНЕРГИИ
6.1.	ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ
Для электрического питания аппаратуры связи наибольшее рас-
пространение получили преобразователи переменного тока в пос-,
тоянный, которые называются выпрямителями, и постоянного то-
ка в переменный, называемые инверторами. Различные сочетания
указанных основных видов преобразователей лежат в основе сов-
ременных средств электропитания. Необходимой частью преобра-
зователей электрической энергии являются устройства управления,
регулирования, защиты и сигнализации. Энергия, необходимая
для управления и защиты,, как правило, значительно меньше по-
лезной преобразуемой энергии, поэтому получение, обработка и
передача сигналов в указанных устройствах современных источни-
ков электропитания производится с помощью усилителей, тригге-
ров и других подобных элементов.
Принцип действия выпрямителя основан на обеспечении под-
ключения к источнику нагрузки таким образом, чтобы в ней про-
текал, ток одного направления. Выпрямленным током называют
ток, протекающий в нагрузке выпрямителя от положительного
его зажима к отрицательному. Выпрямленным напряжением на-
зывают напряжение на выходе выпрямителя. Выпрямленные нап-
ряжение и ток содержат постоянную и переменные составляющие.*
В общем случае выпрямитель содержит сетевой трансформа-
тор, вентили и сглаживающий фильтр, а также элементы управ-
ления, защиты и сигнализаций. Трансформатор предназначен для
согласования напряжения сети и нагрузки, преобразования числа
фаз вторичной обмотки, а также для изоляции нагрузки от сети
переменного тока. Применение трансформаторов ухудшает массо-
габаритные характеристики, к.п.д. и коэффициент мощности вып-
рямителей, увеличивает их стоимость, индуктивность рассенияния,
оказывает нежелательное влияние на работу вентилей. Фильтр
выпрямителя- уменьшает пульсацию выпрямленного напряжения.
Соотношение между постоянной и переменной составляющими
выпрямленного напряжения или тока при использовании идеаль-
51
ных компонентов в выпрямителе зависит от числа импульсов вып-
рямленного тока, протекающих через каждую вторичную (фаз-
ную) обмотку трансформатора за один период, и числа вторич-
ных обмоток.
По отношению к нагрузке основными характеристиками вып-
рямителя являются: средние значения выпрямленного напряжения
Uo и выпрямленного тока /о, коэффициент пульсаций выпрямлен-
ного напряжения Кп, который характеризуется отношением амп-
литуды гармоники выпрямленного напряжения к среднему значе-
нию, и частотный спектр гармоник. Кроме того, представляет ин-
терес так называемая внешняя характеристика выпрямителя, ко-
торая показывает зависимость среднего значения выпрямленного
напряжения от среднего значения выпрямленного тока при неиз-
менном входном напряжении.
К основным параметрам вентиля можно отнести среднее /Ср,
действующее I и амплитудное 1т значения тока через вентиль,
допустимую амплитуду обратного напряжения UmotjP и среднюю
рассеиваемую мощность Р.
К основным параметрам трансформатора относятся: действую-
щие значения токов и напряжений первичной и вторичных обмо-
ток (/1, 12, Ui, U2), расчетные мощности первичных Pi, вторичных
обмоток Р2 и трансформатора Ртр“ (Pi + T^/S, коэффициенты ис-
пользования первичной Ki = Pq/Pi ш вторичной обмоток Кч—PqIPz,
а также коэффициент использования трансформатора Ро/Р?р, где
Рв — выходная мощность выпрямителя. Для более полной харак-
теристики выпрямленного напряжения используется показатель,
называемый числом фаз выпрямителя т. Показатель т равен
произведению числа фаз вторичной обмотки трансформатора р на
число полупериодов (тактов) k, в которых работают вентили.
6.2.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
О ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДАХ
И ТИРИСТОРАХ
Процессы, происходящие в полупроводниковых диодах и ти-
ристорах, определяется явлениями, возникающими на границе
раздела полупроводников с различным типом электропроводности:
дырочной (p-область) и электронной (n-область). Электрический
переход между указанными областями образует выпрямляющий
р-п-переход, сопротивление которого при одном направлении то-
ка значительно меньше, чем при другом. Указанное свойство од-
ного р-п-перехода используется в диодах.
В отличие от диодов, тиристоры имеют несколько р-п-перехо-
дов и управляющий электрод, с помощью которого тиристор мо-
жет переключаться из закрытого состояния в открытое в задан-
ный момент.
Наибольшее применение в источниках электропитания аппара-
туры связи нашли приборы, в которых в качестве полупроводни-
52
Л
о
Рис. 6.1. Полупроводнико-
вый диод:
а — условное обозначение; б —
вольт-амперная характеристика
гв
к Д
-о с
а) из
\т г
У й +
й) W
S)
Рис. 6 2. Полупроводниковый тиристор:
а — условное обозначение; б — схема полупро-
водниковой структуры; в — вольт-амперная ха-
рактеристика
1 23
К
А


кового материала используется кремний, который обладает рядом
положительных качеств по сравнению с селеном и германием.
Диод имеет два вывода, один из которых называется анодом,
другой — ка'тодом. На рис. 6.1,а показано условное обозначение
диода. Направление тока, при котором диод имеет малое электри-
ческое сопротивление, называется проводящим или прямым, про-
тивоположное направление называется запирающим или обратным.
Одной из важных характеристик полупроводникового диода яв-
ляется зависимость протекающего через него тока tB от приложен-
ного напряжения и3. На рис. 6.1,6 изображена типичная вольт-ам-
перная характеристика (ВАХ) диода. На ней различают две вет-
ви: прямую с двумя характерными участками — О—А и А—Б и
обратную с тремя характерными участками — О—В, В—Г и Г—
Д. Участок О—А характеризуется высоким сопротивлением, учас-
ток А—Б, являющийся основным рабочим прямой ветви, — низ-
ким сопротивлением, участок В—Г определяет обратный ток дио-
да. Участок Г—Д имеет резкий перелом, что объясняется увели-
чением обратного тока вследствие пробоя р-п-перехода. Значения
отношений прямых и обратных токов в современных диодах дос-
тигают 103... 105, а отношения допустимого обратного напряжения
к прямому падению напряжения составляют 102... 103.
Основными параметрами, определяющими работу выпрями-
тельного диода, являются допустимый прямой ток и допустимое
обратное напряжение. Первый параметр определяет в основном
тепловой режим диода, второй — коэффициент запаса по обрат-
ному напряжению.
Структура тиристора значительно сложнее, чем диода. Она
представляет собой четыре чередующиеся области полупроводни-
ка. На рис. 6.2,а дано условное обозначение тиристора. Буквами
А, К, УЭ обозначены выводы анода, катода и управляющего элект-
рода. На рис. 6.2,6 показана структура тиристора.
53
Тиристор > может находиться в двух устойчивых ' состояниях:
закрытом при положительном или отрицательном напряжении, на
аноде и открытом. В закрытом состоянии при положительном на-
пряжении на аноде к переходам 1 и 3 (см. рис. 6.2,6) приложено
прямое напряжение, а к переходу 2 — обратное. При отрицатель-
ном напряжении на аноде прямое напряжение будет приложено
к переходу 2 и обратное — к переходам 1 и 3. На рис. 6.2,в по-
казана ВАХ тиристора. В области I при подаче на анод положи-
тельного напряжения, меньшего напряжения включения UBKn, ти-
ристор закрыт. Если величина положительного напряжения на ано-
де превысит напряжение включения С7Вкл» то произойдет самопро-
извольное включение тиристора (область II на рис. 6.2,в). Пере-
вод тиристора в открытое состояние (нормальное включение) про-
изводится путем пропускания тока в промежутке управляющий
электрод — катод. Зависимость ВАХ от тока управляющего элект-
рода показана пунктирными линиями на рис. 6.2,в. Минимальное
значение этого тока, при котором прямая ветвь ВАХ тиристора
практически превращается в аналогичную ветвь диода, называет-
ся отпирающим током. Кремниевые тиристоры по сравнению с
диодами имеют примерно на 20% большее падение напряжения
в открытом состоянии. Для выключения тиристора нужно снизить
протекающий через него основной ток так, чтобы он стал мень-
ше удерживающего тока. Более эффективно выключение тиристо-
ра производится пропусканием через него обратного тока.
Основными параметрами, определяющими выбор тиристора и
его работу в источнике электропитания, являются допустимый ток
в открытом состоянии, допустимое прямое напряжение в закры-
том состоянии и допустимое обратное напряжение. Определение
допустимого тока в открытом состоянии й допустимого обратного
напряжения тиристора производится так же, как и для диода.
При выборе для работы тиристора допустимого прямого напря-
жения нужно, чтобы оно не превышало рекомендованного заво-
дом рабочего напряжения. Учитывая определенную сложность
схемы тиристора по сравнению с диодом, при применении его
следует весьма тщательно проверять соответствие его режимов
работы требованиям завода-изготовителя. В настоящее время нор-
мируются около 20 различных параметров тиристора.
Диоды, как и тиристоры, допускают последовательное и па-
раллельное включения их в группы с соблюдением специальных
требований и мер, исключающих перегрузки свервдопустимых
значений отдельных вентилей.
Конструктивное оформление диодов и тиристоров и способы
охлаждения их практически одинаковы.
54
6.3.	ВЫПРЯМЛЕНИЕ ОДНОФАЗНОГО
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Рассмотрим работу и определим основные показатели выпря-
мителей, выполненных по мостовой схеме и со средней точкой
вторичной обмотки трансформатора. При анализе схем полагаем,
что характеристики вентилей идеальны, т. е. прямое сопротивле-
ние их равно нулю, а обратное — бесконечности. Примем также,
что активное и реактивное сопротивления обмоток трансформато-
ра равны нулю. Значение э.д.с. вторичной обмотки меняется по
синусоидальному закону.
Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой во вто-
ричной обмотке трансформатора (рис. 6.3,а). Кривые изменения
напряжения им во вторичной обмотке показаны на рис. 6.3,6.
Каждая полуобмотка вторичнбй обмотки через 'диод соединя-
ется с нагрузкой. Ток через каждый диод протекает один раз за
период, когда напряжение на его аноде имеет положительную
полярность относительно средней точки трансформатора.
Кривые изменения напряжения и тока нагрузки приведены на
рис. 6.3,в. Ток в нагрузке за один период протекает два раза,
поэтому_ число фаз выпрямления в этой схеме т—2. Основная
гармоника пульсаций будет в два раза превышать частоту сети.
Магнитопровод трансформатора в рассматриваемой схеме не под-
магничивается, поскольку постоянные составляющие токов проте-
кают по половинкам вторичной обмотки в противоположных нап-
равлениях и магнитодвижущие силы компенсируются. Обратное
напряжение на закрытом диоде равно суммарному напряжению
Umi. и Um2 ПОЛуОбмОТОК ВТОрИЧНОЙ обмОТКИ.
Мостовой выпрямитель, работающий от сети однофазного то-
ка (рис. 6.4,а), содержит трансформатор с двумя обмотками, че-
тыре вентиля ,и нагрузку, которая включена в диагональ моста.
Общая точка катодов диодов VD1 и VD3 является положитель-
ным полюсом выпрямителя, а общая точка анодов VD2 и VD4 —
отрицательным. Если принять, что в первый полупериод потен-
Рис. 6.3. Двухполупериодный выпрямитель:
а — принципиальная электрическая схема; б —кривые изменения напряжения на вторичной
обмотке трансформатора; в — кривые изменения тока и напряжения нагрузки
55 .
Рис 6 4 Однофазный мостовой выпрямитель:
а—схема, б — изменение напряжения на вторичной обмотке; в — временнйе диаграммы
работы
циал верхнего конца вторичной обмотки положителен, то диоды
VD1 и VD4 будут открыты и в цепи нагрузки потечет ток. Во
второй полупериод полярность вторичной обмотки изменится, от-
кроются диоды VD2 и VD3 и ток вновь потечет в цепи нагрузки,
причем в обоих случаях направление тока в цепи нагрузки будет
одинаковым. Временные диаграммы работы выпрямителя приве-
дены на рис. 6.4,6, в.
Магнитопровод трансформатора не подмагничивается, так как
в каждый полупериод ток во вторичной обмотке меняет свое на-
правление. Число фаз выпрямителя т = 2, частота основной гар-
моники пульсации в два раза превосходит частоту напряжения
сети. Максимальное обратное напряжение на‘ закрытых диодах
равно амплитуде напряжения на вторичной обмотке трансформа-
тора.
6.4.	МНОГОФАЗНЫЕ СХЕМЫ ВЫПРЯМЛЕНИЯ
Выпрямление трехфазного переменного тока. Однополупериод-
ная схема с нулевым выводом вторичной обмотки трансформато-
ра (рис. 6.5,а) является простейшей схемой выпрямления трех-,
фазного тока. Первичные и вторичные обмотки трансформатора
имеют одинаковое число фаз (т = 3), причем каждая обмотка фа-
зы располагается на отдельном стержне магнитопровода. Пер-
вичные обмотки трансформатора могут быть включены либо
звездой (рис. 6.5,а), либо треугольником. В каждой фазе вторич-
ной обмотки включается диод. Катоды диодов' объединяются и
подключаются к одному концу нагрузки. Другой конец нагрузки
подсоединяется к нулевому выводу вторичной обмотки трансфор-
матора.
Как видно из временной диаграммы (рис. 6.5,6), в каждый
момент ток проходит через тот диод, у которого напряжение на
аноде выше, чем у других двух. В интервале Л—ток ZBi прохо-
дит черед диод VD1. К диодам VD2 и VD3 приложены меньшие
56
Рис. 6.5. Принципиальная эле-
ктрическая схема трехфазно-
го выпрямителя с нулевым вы-
водом вторичной обмотки (а)
и временные диаграммы его
работы (б)
напряжения и они закрыты. Снижение напряжения первой фазы
и повышение напряжения второй приведут в интервале /2—ts к
протеканию 1в2 через диод VD2, причем диоды VD1 и VD3 будут
закрыты. В промежуток времени /3—h открыт третий диод, а два
других закрыты. Таким образом, в рассматриваемом устройстве
в течение одного периода переменного тока каждый диод вклю-
чается однократно и работает треть периода. Поскольку диоды и
трансформатор приняты идеальными, то выпрямленное напряже-
ние и ток в нагрузке повторяют огибающую фазных напряжений.
Анализ огибающей выпрямленного напряжения и тока показыва-
ет, что основная частота пульсаций в три раза превышает часто-
ту питающей сети. Ток вторичной обмотки фазы трансформатора
протекает только в одном направлении, подмагничивая магнито-
провод. Максимальная величина обратного напряжения, при-
ложенного к закрытому диоду, равна амплитуде напряжения вто-
ричной обмотки трансформатора.
Трехфазная мостовая схема выпрямления (схема Ларионова)
(рис. 6.6,а) содержит трехфазный трансформатор, к каждой вто-
ричной обмотке фазы трансформатора подключены два диода,
один анодом, другой — катодом. Диоды VD1, VD2 и VD3 обра-
зуют анодную группу, диоды VD4, VD5 и VD6 — катодную груп-
пу. Нагрузка подключается между катодами анодной группы и
анодами катодной группы. Временная диаграмма работы схемы
приведена на рис. 6.6,6. В интервале t\—12 наибольшим положи-
тельным потенциалом обладает первая фаза, а наибольшим отри-
цательным — вторая фаза. Открыты диоды VD1 и VD5, ток про-
текает по цепи: обмотка первой фазы вторичной обмотки, диод
VD1, нагрузка, диод VD5 и обмотка второй фазы вторичной об-
мотки. В' интервале времени t2—1з наибольшим положительным
потенциалом обладает обмотка первой фазы, а наибольшим отри-
цательным потенциалом — вторичная обмотка третьей фазы транс-
57
Рис. 6.6. Трехфазная мостовая схема выпрямления (схема Ларионова) (а),
временные диаграммы работы (б)
форматора, поэтому Закрывается диод VD5, открывается VD6 их
ток протекает по цепи: обмотка первой фазы, диод VD1, нагруз-
ка, диод VD6 и обмотка третьей фазы. В интервале времени 1з—1$
процесс повторяется с той лишь разницей, что наибольший поло-
жительный потенциал имеет вторая фаза, наибольший отрица-
тельный потенциал — первая и третья фазы, в проводящем сос-
тоянии находятся диоды VD2, VD6 (интервал /3—k) и VD4 (Ь—
/5). В интервале времени t$—работают диоды VD3... VD5. Из
анализа временной диаграммы следует, что выпрямленные нап-
ряжения и ток никогда не достигают нулевого значения, основная
частота пульсаций выпрямленного напряжения в б раз больше
частоты тока сети питания (т = 6). Магнитопровод трансформато-
ра не подмагничивается, поскольку ток во вторичной обмотке за
период меняет свое направление. Максимальное обратное напря-
жение на закрытом вентиле равно амплитуде линейного напря-
жения на вторичной обмотке.	.	<
Основные преимущества трехфазной мостовой схемы по срав-
нению с однополупериодной трехфазной следующие:
коэффициент пульсации 5,7% против 25%; частота пульсаций
300 Гц против 150 Гц; расчетная мощность трансформатора все-
го на 5% превышает мощность выпрямленного тока, в то время
как в однополупериодной схеме на 35%, отсутствует подмагничи-
вание магнитопровода трансформатора, можно применять транс-
форматор без вывода общей точки вторичной обмотки.
К недостаткам схемы Ларионова следует отнести необходи-
мость применения удвоенного числа диодов (6 против 3), что в
настоящее время не является решающим фактором при выборе
схемы выпрямителя.
Многофазные схемы выпрямления характеризуются меньшими
пульсациями в кривой выпрямленного напряжения, меньшими по-'
мехами в кривой тока, потребляемого от питающей сети, а также
58
Рис. 6.7. Шестифазная схема
выпрямления
Рис. 6.8. Шестифазная схема
выпрямления с трансформато-
ром, обмотки которого вклю-
чены по схеме звезда — двой-
ной зигзаг
возможностью создания выпрямительных устройств на большие
напряжения и токи нагрузки. Многофазные схемы могут быть по-
лучены путем комбинирования более простых трехфазных схем.
Простейшая шестифазная схема показана на рис. 6.7. В этой схе-
ме используется шестифазная вторичная обмотка трансформатора,
’ в каждую .фазу которой включен диод. Шестифазная схема со
средней точкой вторичной обмотки трансформатора не получила
широкого распространения, так как она характеризуется плохим
использованием трансформатора и диодов по сравнению со схе-
мой Ларионова (примерно в 1,5 и 2- раза соответственно).
Другим примером многофазной схемы выпрямления может
служить шестифазная схема с применением трансформатора, у ко-
торого вторичная обмотка включена по схеме звезда — двойной
зигзаг (рис. 6.8). Включение диодов по мостовой схеме позволя-
ет в шестифазной схеме получить первую гармонику пульсаций,
в 12 раз превышающую частоту питающей сети, причем амплиту-
да ее составляет только 1,42% от среднего выпрямленного нап-
ряжения. Возможны другие варианты включения фаз вторичных
z обмоток и диодных групп, что в каждом отдельном случае опре-
деляется поставленной целью.
59
6.5.	РАБОТА ВЫПРЯМИТЕЛЯ
НА РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ НАГРУЗОК
Работа выпрямителя на активную нагрузку. Работу и основ-
ные соотношения параметров выпрямителя рассмотрим на приме-
ре двухполупериодной схемы со средней точкой (рис. 6.3,а). При
работе идеального трансформатора и диодов на активную нагруз-
ку огибающая выпрямленного напряжения будет представлять
собой пульсирующую кривую с двойной частотой сети, причем в
каждый момент форма кривой огибающей будет соответствовать
фазным напряжениям вторичной обмотки трансформатора. Форма'
выпрямленного тока повторяет форму выпрямленного напряжения.
Среднее значение выпрямленного напряжения
л
т
Uo = — f U2m cos со td <о i.
2 л я
m
Учитывая, что m=2, Uo — — U2m sin — « 0,9 U2.
st	2
Частота первой гармоники пульсации выпрямленного напряжения
определяется как fn='fnfc=2fc, где fc — частота питающей сети.
Коэффициент пульсаций по первой гармонике выпрямленного
напряжения, равный отношению амплитудного значения первой
гармоники выпрямленного напряжения к его постоянной состав-
ляющей:
2	т л
Г Г	2	1	sin о
Лп1 =	-------------— = 2/(тг — 1) « 0,67.
U0	Uq
Обратное напряжение, приложенное к закрытому диоду,
2л
t/o6pmax= — t7o = 3,14[/0. Действующее значение тока в диоде рав-
т
но
/д=	"-° - 1/— + — Sin— =0,785 Z„.
д . « I/ 2m 4л т	°
tn sin -— г
т
Среднее значение тока через диод равно
/д cp=/o/w = 0,5Zo-
Основные показатели трансформатора. Действующее (средне-
квадратическое) значение тока во вторичной обмотке трансформа-
тора равно току, протекающему через каждый вентиль, т. е. 1^ =
= О,785/о. Действующее значение напряжения вторичной обмотки
равно £/2= 1,11 Го. Габаритная мощность цторичной обмотки транс-
форматора P2=^W2= 1,74Ро. Действующее значение напряжения
первичной обмотки равно	= 2у~- “ а тока /1 =
60
=2-]/2~	где и Wi — число витков вторичной и первич-
ной обмоток трансформатора. Габаритная мощность первичной
обмотки составляет Pi = 11,23Р0, а габаритная мощность трансфор-
матора без учета мощности высших гармоник РТр= (Р1 + Рг)/2 =
— 1,48Р0. Коэффициент использования трансформатора Ро/Ртр =
= 0,676, первичной обмотки Pi/PTp = 0,813 и вторичной обмотки
Рг/Ртр^0,575. В процессе анализа не учитывались потери в транс-
форматоре и в диодах- выпрямителя. Если учесть указанные поте-
ри, то к. п.д. выпрямителя равен отношению выходной мощности
к сумме выходной мощности и потерь в трансформаторе и диодах.
При этом принимается, что потери за счет индуктивности рассея-
ния обмоток трансформатора малы и их можно не учитывать. По-
тери в трансформаторе и диодах увеличиваются с увеличением
тока нагрузки, вызывая падение напряжения на выходе выпря- -
мителя.
Нагрузочная внешняя характеристика, определяющая зависи-
мость между током и напряжением на нагрузке, может быть
подсчитана по формуле Uo=Uoxx—lo(rTp+r^N), где t/oxx — нап-
ряжение холостого хода, которое было вычислено ранее для иде-
альных диодов и трансформатора; гтр — активное сопротивление
обмоток трансформатора; гд — дифференциальное сопротивление
диода и W число диодов, через которые протекает ток нагрузки в
каждый момент времени.
Работа на активно-индуктивную нагрузку. Особенности рабо-
ты выпрямителя на активно-индуктивную нагрузку по сравнению
с активной нагрузкой проявляются в изменениях форм токов, про-
текающих через элементы схемы. Формы кривых выпрямленного
и обратного напряжений остаются такими же, как при работе
выпрямителя на активную нагрузку. Это объясняется тем, что
переключение тока с одного вентиля на другой (так называемый
процесс коммутации тока) будет происходить мгновенно, так как
индуктивность рассеяния трансформатора принята равной нулю и
в 'цепи переключаемого тока нет индуктивного сопротивления.
Выражение для мгновенного значения выпрямленного тока мо-
жет быть получено из уравнения, которое описывает работу схе-
мы на активно-индуктивную нагрузку,
/2 U2m sin <0<0 LB + RB f„.
Решение этого уравнения относительно тока нагрузки имеет
вид
1/8 V»»
У^ + («>£в)“
sin (со/—<р) +
2 sin (р
где arctg ; Ln— индуктивность нагрузки.
Ян
61
Рис. 6.9. Кривые напряжения
и тока:
а — напряжения на вторичных об-
мотках трансформатора; б — вы-
прямленного напряжения; в — вы-
прямленного тока при различных
значениях tg <р
На рис. 6.9 приведена кривая на-
пряжения на вторичных обмотках
трансформатора (рис. 6.9,а), нагрузке
(рис. 6.9,6) и тока при различных зна-
чениях tg(р (рис. 6.9,в). Влияние ин-
дуктивности нагрузки сказывается на
пульсациях кривой выпрямленного то-
ка, а также на действующих значениях
токов, протекающих в обмотках транс-
форматора и в диодах. С увеличением
индуктивности пульсации выпрямлен-
ного тока уменьшаются и в предель-
ном случае, когда Лн=оо, огибающая
выпрямленного тока принимает вид
прямой линии. Изменения кривой вы-
прямленного тока уже достаточно малы при значениях tg <р~5 и
более. Амплитудные значения токов в обмотках трансформатора и
в диодах с увеличением индуктивности уменьшаются, и форма тока
приближается к прямоугольному виду, причем максимальный ток
через диод стремится к среднему значению выпрямленного тока.
Средний ток диода, выпрямленное и обратное напряжения имеют
такие же значения, как при чисто активной нагрузке. Действующее
значение тока во вторичной обмотке трансформатора и в диоде -
равны друг другу. Мощность первичной обмотки трансформатора
равна Р1=1,11Ро, вторичной обмотки Р2=1,57Р0 и всего трансфор-
матора Ртр=1,34Ро. Коэффициенты использования первичной, вто-
ричной обмоток и Трансформатора равны 0,9, 0,64 и 0,75.
В реальной схеме мгновенный переход с диода на диод невоз-
можен из-за наличия в контуре коммутации индуктивности, нап-
ример индуктивности рассеяния обмоток трансформатора. В экви-
валентной схеме эти индуктивности включаются в каждую фазу
последовательно с диодами, как это показано на рис. 6.10,а. Вре-
мя, в течение которого происходит переход тока с одного диода
на другой, обычно выражается в угловой мере и' называется уг-
лом коммутации или углом перекрытия у. Рассмотрение процесса
Рис. 6.10.' Двухполупериодный выпрямитель:
d — эквивалентная схемам б — кривая изменения выпрямленного напряжения; в кривая
выпрямленного тока; г — кривая тока в вентилях
62
начнем с момента, когда огибающая выпрямленного напряжения
определяется Щ и величина ее снижается. Ток фазы также начи-
нает снижаться, возникает э.д.с. самоиндукции es= Ls—— , ко-
-	df
торая складывается с СТ и поддерживает ток этой фазы. При
снижении Ui до нулевого значения ток первой фазы не равен ну-
лю, под воздействием U2 открывается диод VD2 и создается цепь,
в которой ток нагрузки будет определяться суммарным током
обоих диодов. Далее ток первой фазы станет равным нулю и ди-
од VD1 закроется и через диод VD2 пойдет ток нагрузки. Во вре-
мя коммутации мгновенное значение выпрямленного напряжения
равно’нулю, и среднее выпрямленное значение напряжения умень-
шается, а пульсации увеличиваются по сравнению со случаем ра-
боты рассмотренного ранее идеализированного выпрямителя. Угол
перекрытия увеличивается с увеличением индуктивности Ls и тока
нагрузки. На временной диаграмме рис. 6.10,6 показаны кривые
изменения мгновенного значения выпрямленного напряжения, на
которых заштрихованы вольт-секундные площадки напряжения,
исключаемые за счет процесса коммутации. Выпрямленный ток и
токи в диодах показаны на рис. 6.10,в и г.
Внешняя характеристика приближенно описывается уравнени-
ем £7о=£7охх—Io(r<t> + Rxs), где UOxx — выпрямленное напряжение
холостого хода; /о — выпрямленный ток; Гф — активное сопротив-
ление фазы, Гф = гТр + гв; Гтр=-Г2 + Г11^21/^22; И, r2, Wi и W2 — соп-
ротивления и число витков первичной и вторичной обмоток транс-
форматора; гв — сопротивление вентиля. Эквивалентное реактив-
ное сопротивление вычисляется для основной гармоники пульса-
ций. Применительно к рассматриваемой схеме оно может быть
определено по формуле RXs~200Д. Ход внешней характеристики,
учитывающий влияние активных и реактивного сопротивлений, по-
казан на рис. 6.11.
Работа на активно-емкостную нагрузку. В этой схеме парал-
лельно нагрузке подключен конденсатор, поэтому напряжение на
нагрузке будет определяться изменением напряжения на конден-
саторе.
Рис. 6.11. Внешняя характери-
стика с учетом активного и
реактивного сопротивлений
Рис. 6.12. Напряжение вто-
ричной обмотки трансформа-
тора и выпрямленное напря-
жение (а), ток через венти-
ли (б)
63
С момента превышения напряжения вторичной обмотки транс-
форматора первой фазы (точка а, рис. 6.12,а) напряжения на кон-
денсаторе через диод этой фазы начинает протекать ток, который
поступает в нагрузку и заряжает конденсатор. Протекание тока
через диод первой фазы заканчивается, когда напряжение на кон-
денсаторе будет равно выпрямленному напряжению данной фазы
(точка б), — диод закрывается и ток в нагрузке поддерживается
за счет разряда конденсатора. Напряжение на нагрузке снижа-
ется до тех пор, пока не откроется диод второй фазы (точка а').
Далее процесс будет повторяться каждые полпериода. Время про-
текания тока в диодах (рис. 6.12,6) выражается через угол от-
сечки 0 и равно удвоенному значению этого угла. Величина угла
отсечки связана с током /в, протекающим через диод, и током
нагрузки /н следующим соотношением: tg в—0 = jt/B//H. Величина
тока iB зависит от емкости конденсатора и сопротивления нагруз-
ки. Уменьшение величины сопротивления нагрузки приводит к
снижению среднего значения выпрямленного напряжения, увели-
чению пульсаций напряжения на нагрузке, времени протекания
тока в диодах и его амплитуды. Увеличение емкости конденсато-
ра приводит к некоторому увеличению выпрямленного напряже-
ния и уменьшению его пульсаций.
При работе выпрямителя на нагрузку с емкостной реакцией
значительно ухудшается использование трансформатора (Ртр~
«1,7Р0), несколько увеличиваются максимальные токи, протекаю-
щие через диоды, и снижается максимальное напряжение, прик-
ладываемое к ним. Внешняя характеристика выпрямителя имеет
падающий характер, наклон которого также зависит от сопротив-
ления фазы выпрямителя и емкости конденсатора. При неизмен-
ных параметрах нагрузки увеличение сопротивления фазы при-
водит к увеличению угла отсечки, что вызывает уменьшение
выпрямленного -напряжения, пульсации и амплитуды тока через
диоды.
Наличие индуктивности рассеяния в трансформаторе приводит
к увеличению длительности работы фазы выпрямителя, так как
при спадании тока через диод э.д.с. индуктивности рассеяния
поддерживает его, тем самым увеличивая величину угла отсечки.
Кроме того, изменяется форма .тока и уменьшается его ам-
плитуда.
6.6.	ПОНЯТИЕ ОБ УПРАВЛЯЕМОМ
ВЫПРЯМИТЕЛЕ
Работу управляемого выпрямителя рассмотрим на примере од-
нофазной двухполупер иодной схемы, показанной на рис. 6.13,а.
Эта схема отличается от схемы рис. 6.3,а тем, что в ней в каче-
стве вентилей применены тиристоры и схема управления момен-
том их включения. Применение тиристоров вносит ряд сущест-
венных особенностей в режим работы схемы: изменяются формы
кривых токов и напряжений на элементах и меняется режим ра-
64

г*й ^8
Рис. 6.13." Двухполупе-
риодная однофазная схе-
ма управляемого выпря-
мителя (а), ток и на-
пряжение на нагрузке
(б), ток и напряжение в
вентилях (в)'
Vsf
и*
| ОС. I
(dt
2я Г
\a>ti
\CDtz
a) is
VS2
а)
j
г'в>ц«Г' uet iv
' ZZ
2 я
u^Uz
l62

боты вентилей. Использование в схеме выпрямителя тиристоров
позволяет задерживать на требуемую величину начало прохожде-
ния тока через очередной вступающий в работу вентиль по отно-
шению к моменту его естественного отпирания. Предположим, что
на управляющий электрод тиристора VS1 отпирающий импульс
будет подан в момент ati (рис. 6.13,6). В этом случае вентиль
включается с задержкой. Угол задержки, отсчитываемый от мо-
мента естественного включения вентиля и выраженный в элект-
рических градусах, называется углом управления и обычно обоз-
начается буквой а. В интервале от 0 до напряжения на сопро-
тивлении нагрузки не будет, так как оба тиристора VS/ и VS2 за-
крыты-. В момент включения тиристора VS1 напряжение на нагруз-
ке UH скачком возрастает и далее будет изменяться по синусоиде
фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора. В мо-
мент со/2 фазное напряжение сменит знак, ток через тиристор VS1
упадет до нуля и он закроется. Далее в интервале от w/2 до со/з,
равном углу управления, оба тиристора будут закрыты и в мо-
мент (о/з откроется тиристор VS2. В момент «Д тиристор VS2 зак-
роется. Далее процесс будет повторяться. В случае работы вып-
рямителя на активную нагрузку кривая выпрямленного тока бу-
дет полностью повторять кривую выпрямленного напряжения. На
рис. 6.13,6 показан характер изменения указанных выше кривых
для случая работы схемы с углом управления, равным 60°. Кри-
вая напряжения иъ на тиристорах приведена на рис. 6.13,в. В ин-
тервале от 0 до со/1 к тиристору VS/ приложено положительное
фазное напряжение L/ф. Далее от соЛ до со/2 тиристор находится в
открытом состоянии и падение напряжения на нем равно нулю
(идеальный вентиль). Через тиристор протекает ток /вь После
прохождения момента со/2 тиристор VS1 закрывается и к нему
прикладывается обратное напряжение, равное фазному, посколь-
ку тиристор VS2 также закрыт. В момент л + а включится тирис-
тор* VS2, по нему потечет ток /В2, а к первому тиристору будет
приложено линейное напряжение + которое будет воздей-
3—135	65
ствовать до момента 2л, когда выключится тиристор VS2. Далее
процессы будут повторяться.
Среднее значение выпрямленного напряжения п — V2 Цф(1
0 я
4-cos а).
Для управляемых выпрямителей важной характеристикой яв-
ляется так называемая регулировочная характеристика
.которая для рассматриваемой схемы имеет вид Uq~Uoq(\ +
+ cos а)/2, где [7оо — среднее значение выпрямленного напряже-
ния при угле регулирования а = 0.
-Максимальное обратное напряжение на вентиле при углах ре-
гулирования меньше 90° равно амплитуде линейного напряжения
вторичной обмотки трансформатора. Прямое максимальное напря-
. жение на закрытом вентиле при а <90° может быть определено
как Unpm= |/2£/ф sin а. Средний выпрямленный ток /0— X
х|	. Среднее значение тока через вентиль 7Вср = Л/2.
Действующее значение тока через вентиль равно
Г~1 7~л	а	1	Т
7вя "I/ — —- — —4-—sin2а
’ у я \ 2	2	4	/
V2 + cos а)
Соотношение между средним и действующим значениями то-
ка через вентиль зависит от величины угла управления. С увели-
чением угла управления отношение действующего тока к средне-
му возрастает, что необходимо учитывать при выборе элементов
схемы.
6.7.	ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ
ПРИ ПИТАНИИ ИХ ПЕРЕМЕННЫМ
НАПРЯЖЕНИЕМ ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ФОРМЫ
При питании выпрямителей напряжением прямоугольной фор-
мы повышенной частоты существенное значение приобретают
инерционные свойства диодов, проявляемые в моменты коммута-
ции напряжения. В эти мЪменты низкочастотный диод теряет свои
вентильные свойства и наряду с током положительной полярнос-
ти проводит также в течение части полупериода ток отрицатель-
ной полярности, величина которого значительно превышает нор-
мированный для данного диода обратный ток. Указанное явление
связано с физикой работы диода и определяется временем расса-
сывания объемного заряда в области базы диода.
В современных силовых импульсных диодах время восстанов-
ления сопротивления может достигать 0,3... 0,5 мкс, т. е. состав-
лять заметные доли полупериода применяемых в настоящее вре-
мя частот. Явление потери диодом своих вентильных свойств при-
66
Рис. 6.14. Однофазный двухполупериодный выпрямитель:
а — принципиальная электрическая схема; б — напряжение во вторичной обмотке и токи
через диоды
водит к дополнительным потерям энергии в нем и к увеличению
пульсаций напряжения, а также может отрицательно отразиться
на работе полупроводниковых приборов источника прямоугольно-
го напряжения, и в частности на работе транзисторов в инвер-
торах напряжения, работающих на выпрямители.
Рассмотрим работу однофазного двухполупериодного выпрями-
теля (рис. 6.14,а) с емкостным сглаживающим фильтром. Пусть
в момент времени Л (рис. 6Л4,б) напряжение на входе выпрями-
теля [71, а следовательно, и ток 7Bi диода VD1 начали уменьшать-
ся и при равенстве напряжения и напряжения на нагрузке Ue
(точка t2) ток через диод VD1 будет равен нулю. В момент /3 об-
ратный ток диода VD1 достигает максимального значения, после
чего начинается восстановление обратного сопротивления диода.
Конденсатор' С разряжается до тех пор, пока напряжение после-
дующей полуволны не достигнет напряжения на нагрузке Ц. С мо-
мента ti ток через диод VD2 резко возрастает и начинает заря-
жаться конденсатор фильтра до напряжения источника питания.
Из рис. 6.14,6 видно, что для выбранной длительности фронта
прямоугольного напряжения [ф диоды успевают восстановиться,
поэтому не происходит короткозамкнутого режима работы источ-
ника питания.
Если же уменьшить длительность фронта импульса или на вы-
ходе выпрямителя включить L'C-фильтр с достаточно большой ин-
дуктивностью, то может оказаться такой режим работы, при ко-
тором все диоды выпрямителя будут находиться в открытом сос-
тоянии и периодически источник питания будет замыкаться на-
коротко.
В реальных схемах помимо импульсных пульсаций могут так-
же возникать низкочастотные пульсации, которые появляются
вследствие различия амплитуд выпрямленного напряжения в
смежных полупериодах. Последнее явление возникает из-за раз-
броса прямых падений напряжения на диодах, несимметрии обмо-
3*	'	67
ток трансформаторов, а также по аналогичным причинам в источ-
нике питания, например в инверторе, от которого получает пита-
ние выпрямитель. Практика показывает, что наиболее эффектив-
ной мерой по снижению ВЧ- и НЧ-помех является применение на
выходе выпрямителя АС-фильтра.
6.8.	ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Полупроводниковые преобразователи постоянного напряжения
нашли широкое применение в источниках вторичного электропи-
тания (ИВЭ) аппаратуры связи, вычислительных машин и дру-
гой радиоэлектронной аппаратуры. Основным назначением пре-
образователя является согласование напряжения электропитаю-
щей установки с напряжениями, требующимися для питания от-
дельных узлов аппаратуры. Преобразователи могут использовать-
ся для повышения или понижения напряжения электропитающей
установки.
Например, в устройствах вторичного электропитания аппара-
туры связи в большом количестве применяются преобразователи
мощностью на десятки ватт. Эти преобразователи располагаются
непосредственно в стойках аппаратуры и являются их принадлеж-
ностью. Преобразователи мощностью от нескольких десятков до
сотен ватт широко используются в устройствах дистанционного
питания аппаратуры необслуживаемых усилительных пунктов сис-
тем передачи (НУП). К этим преобразователям предъявляются
повышенные требования по надежности, потому что от одного та-
кого устройства могут питаться десятки нагрузок, расположенных
вдоль линии связи. На выходе таких преобразователей напряже-
ния может достигать нескольких сотен вольт, а в отдельных сис-
темах и более.	г
В электропитающих установках предприятий .связи требуют-
ся также преобразователи, обеспечивающие выходные мощности до
десятка киловатт при выходных напряжениях от 6 В до 60 В.
Указанные преобразователи поддерживают постоянное выходное
напряжение электропитающей установки в заданных пределах.
Применение преобразователей в электропитающих установках
предприятий связи позволит отказаться от многобатарейной сис-
темы электропитания, при которой на каждый номинал напряже-
ния приходится устанавливать отдельную аккумуляторную бата-
рею. Тенденции развития аппаратуры связи таковы, что в даль-
нейшем объем применения в ней преобразователей будет увели-
чиваться.
Основными достоинствами полупроводниковых преобразовате-
лей по сравнению с другими видами преобразователей являются
высокий к.п.д., большая эксплуатационная надежность, повышен-
ный срок службы, малые объем и масса. Важное достоинство,
68
«г
определяющее широкое применение преобразователей, заключает-
ся в возможности одновременно с преобразованием осуществлять
стабилизацию получаемых напряжения или тока.
Основные свойства преобразователей предопределяются во
многом свойствами полупроводниковых приборов и магнитных ма-
териалов, работающих в их силовых цепях. В аппаратуре связи
получили большее применение преобразователи, в силовых цепях
которых используются транзисторы. Использование в качестве
ключевых элементов транзисторов приводит к упрощению схем
управления и возможности повышения частоты преобразования до
десятков и сотен килогерц, что способствует улучшению массо-га-
баритных и эксплуатационных показателей преобразователей.
Структурная схема преобразователя содержит инвертор, пред-
назначенный для преобразования постоянного напряжения элект-
ропитающей установки в переменное, выпрямитель, фильтры, уст-
ройства управления, защиты -и сигнализации.
Инверторная часть преобразователей может быть выполнена
по схемам с самовозбуждением и независимым возбуждением. В
последнем случае в схему добавляется задающий генератор. Сле-
дует отметить, что некоторое усложнение схемы за счет введения
задающего генератора полностью оправдывает себя при мощности
5... 10 Вт и более, так как при этом повышается к. п.д. преобра-
зователя, частота преобразования и форма кривой на выходе ин-
верторной части схемы остаются неизменными. Отмеченные досто-
инства послужили основной причиной широкого применения схем
с задающим генератором при создании источников вторичного
электропитания аппаратуры связи.
В технической литературе отмечаются различные признаки, по
которым могут быть классифицированы преобразователи. К су-
щественным признакам следует отнести тактность работы инвер-
тора, причем двухтактные схемы могут выполняться по схеме со
средней точкой, полумостовой или мостовой, и способы включе-
ния силовых транзисторов — с общим эмиттером, с общим кол-
лектором или с общей базой.
Двухтактный преобразователь с самовозбуждениями. Основ-
ными элементами преобразователя (рис. 6.15) является трансфор-
матор Т1, транзисторы VT1 и VT2, выпрямитель U1 и сглаживаю-
щий фильтр Z1. ‘Трансформатор содержит первичную обмотку Wi,
вторичную обмотку W2 и обмотку ЛГ3. Обмотки Wi и имеют
отводы от средних точек. Сердечник трансформатора выполняет-
ся из материала, имеющего петлю гистерезиса, близкую по фор-
ме к прямоугольной. Делитель напряжения R1 и R2 служит для
запуска устройства. Конденсатор С1 предназначен для улучшения
условий работы транзисторов в моменты их включения.
Принцип действия. При подключении схемы к источни-
ку питания через делитель R1R2 протекает ток и с резистора R1
на транзисторы подается напряжение, обеспечивающее отрица-
тельное смещение потенциалов баз относительно эмиттеров. Тран-
зисторы приоткрываются и по полуобмоткам ITi-i и V^i-г первич-
69
Рис, 6.15, Принципиальная электрическая схема двухтактного транзисторного
преобразователя напряжения
ной обмотки протекают токи. Вследствие разброса параметров
транзисторов токи и магнитодвижущие силы полуобмоток- будут
различны, в результате чего в сердечнике трансформатора созда-
ется магнитный поток, индуктирующий э.д.с. в обмотке W3. При
этом в полуобмотках W3-i и W3-2 наводятся э. д. с. такой поляр-
ности, что к базе одного из транзисторов, например VT1, прикла-
дывается отрицательное напряжение, а к’базе транзистора VT2—•
положительное. По мере увеличения коллекторного тока транзис-
тора VT1, базовые напряжения будут увеличиваться, что в итоге
приведет к полному открытию транзистора VT1 и закрытию тран-
зистора VT2. В процессе нарастания тока в транзисторе VT1 маг-
нитный поток в сердечнике трансформатора будет увеличиваться
до его насыщения. При достижении магнитным потоком величи-
ны насыщения скорость изменения его становится равной нулю
и э.д. с. в обмотке падает до нуля.
Потенциал базы транзистора VT1 повышается, сопротивление
перехода эмиттер — коллектор транзистора увеличивается и кол-
лекторный ток начинает уменьшаться. Снижение коллекторного
тока транзистора VT1 приводит к уменьшению магнитного потока
в сердечнике трансформатора, что, в свою очередь, является при-
чиной изменения полярности индуктируемых э.д.с. Следователь-
но, потенциал базы транзистора VT1 будет повышаться и послед-
ний закроется, в то время как потенциал базы транзистора VT2
будет снижаться и транзистор VT2 откроется. Через полуобмот-
ку W1-2 начнет протекать ток источника питания. Процесс перек-
лючения транзисторов будет-носить периодический характер и в
течение одного периода получаемого на вторичной обмотке W$
напряжения источник будет дважды подключаться к полуобмот-
кам первичной обмотки УГь Переменное напряжение с выхода
трансформатора подается на выпрямитель U1 и далее через сгла-
живающий фильтр в нагрузку.
70
Частота работы преобразователя зависит от напряжения ис-
точника питания, параметров схемы инвертора и тока нагрузки.
С увеличением тока нагрузки частота преобразования уменьшает-
ся, и в случае короткого замыкания в нагрузке генерация срыва-
ется. При снятии короткого замыкания схема вновь начинает ра-
ботать. К достоинствам рассматриваемой схемы следует отнести
ее простоту, отсутствие необходимости применения защиты от ко-
ротких замыканий в нагрузке и подмагничивания сердечника
трансформатора, а' также возможность получения достаточно
близкого к прямоугольной форме выходного переменного напря- -
жения инвертора. К недостаткам схемы относятся зависимость
частоты и формы выходного напряжения инвертора от величины
входного напряжения и тока нагрузки, резкое увеличение коллек-
торного тока транзисторов в конце каждого полупериода и необ-
ходимость применения транзисторов, рассчитанных не менее чем
на удвоение допустимое напряжение на закрытом переходе эмит-
тер — коллектор.
Распространение получили мостовая и полумостовая схемы
преобразователей. На рис. 6.16 показан преобразователь, инвер-
тор которого выполнен по мостовой схеме с самовозбуждением.
Он содержит четыре транзистора, которые образуют мост, в одну
диагональ которого включен трансформатор Т1, а в другую — ис-
точник питания. При подаче напряжения Un через делители на-
пряжения, образованный резисторами R1R2 nR5R6, протекает ток,
в «результате чего на базах транзисторов VT1 и VT4 создается
отрицательное по отношению к эмиттерам напряжение смещения.
Транзисторы VT1 и VT4 открываются, по первичной обмотке Wt
трансформатора протекает ток и создает в сердечнике магнитный
поток. Последний индуктирует в обмотках обратной связи и
1^2-4 напряжения, которые способствуют полному открытию тран-
зисторов VT1 и VT4, так как на их базы подается отрицательный
потенциал относительно эмитте-
ров. Транзисторы VT2 и VT3 на-
ходятся в запертом состоянии.
При полном открытии транзи-
сторов VT1 и VT4 к первичной
обмотке Wi прикладывается на-
пряжение источника, сердечник
трансформатора насыщается и
э. д. с. в обмотках обратной свя-
зи стремятся к нулю, что при-
водит к увеличению сопротив-
ления транзисторов VT1 и VT4
и снижению коллекторного то-
ка. Уменьшение тока в пер-
вичной обмотке трансформато-
ра вызывает изменение поляр-
ности э. д. с., индуктируемых в
Рис. 6.16. Принципиальная элек-
трическая схема транзисторного
мостового преобразователя напря-
жения
71
обмотках обратной связи, транзисторы VT1 и VT4 запираются,
транзисторы VT2 и VT3 открываются и подключают источник пи-
тания к первичной обмотке, причем направление тока в ней из-
меняется. Таким образом, происходит периодический процесс, в
результате которого во вторичной обмотке трансформатора воз-
никает переменная э. д. с. прямоугольной формы. В отличие от
ранее рассмотренной, в мостовой схеме к запертому транзистору
прикладывается одинарное напряжение источника питания, сле-
довательно, в этой схеме снижаются требования к транзисторам
по допустимой величине обратного напряжения. К основным не-
достаткам схемы следует отнести необходимость применения уд-
военного количества транзисторов, более сложного трансформато-
ра, а также некоторое снижение к.п.д. по сравнению с двухтакт-
ной схемой.
Полумостовая схема образуется из мостовой схемы заменой
двух транзисторов смежных плеч моста на конденсаторы. Емкость
конденсаторов должна быть достаточно большой. Рабочие часто-
ты конденсаторов должны соответствовать частоте преобразова-
ния инвертора. Применение емкостного делителя позволяет ис-
пользовать транзисторы, рабочее напряжение которых незначи-
тельно превышает напряжение источника, что является достоинст-
вом схемы. К недостатку полумостовой схемы следует отнести не-
обходимость применения конденсаторов, емкости которых зависят
также от нагрузки.
В настоящее время наибольшее распространение получили пре-
образователи, инверторы которых выполнены по схемам с неза-
висимым возбуждением. В состав такого инвертора входят задаю-
щий генератор G1 и усилитель мощности А1 (рис. 6.17). В ка-
честве задающего генератора G1 могут применяться разнообраз-
ные генераторы, в том числе и маломощные инверторы с самовоз-
буждением. Выбор схемы усилителя мощности во многом опреде-
ляется выходной мощностью, отбираемой от преобразователя. Так,
например, для мощностей не более 15...20 Вт широкое примене-
ние нашли однотактные схемы, для больших мощностей — двух-
тактные. Схемы последних устройств аналогичны рассмотренным
выше схемам с самовозбуждением и отличаются тем, что в цепи
управления мощных транзисторов подаются от генератора G1
сформированные сигналы.
Примером однотактного преобразователя с независимым воз-
буждением может служить устройство, схема которого изображе-
на на рис. 6.18. Оно содержит задающий генератор G1, транзис-
тор VT1, работающий в ключевом режиме, накопительный дрос-
сель L1, коммутирующий диод VD1, конденсатор С1 и нагрузку
R1. При открытом транзисторе VT1 ток поступает в нагрузку и
заряжает дроссель L1 и конденсатор С1. Коммутирующий диод
VD1 закрыт, и напряжение на дросселе равно разности входного
и выходного напряжений. По сигналу G1 транзистор VT1 закры-
вается, в дросселе возникает э.д.с. обратного знака, под дейст-
вием которой коммутирующий диод VD1 открывается и через не-
72
Uf А1
Рис 6,17. Структурная схема
инвертора с независимым 'воз-
буждением
Рис. 6.18. Схема однотактного
транзисторного преобразова-
теля
го в нагрузку начинает протекать ток. Одновременно конденсатор
С1 разряжается. Далее открывается транзистор, и весь процесс
повторяется сначала. Период частоты преобразования зависит от
суммы времени открытого и закрытого состояний транзистора.
6.9.	АВТОНОМНЫЕ ТИРИСТОРНЫЕ
ИНВЕРТОРЫ
В установках гарантированного питания широкое применение
получили автономные тиристорные инверторы, предназначенные
для преобразования постоянного напряжения в переменное про-
мышленной частоты. По принципу ‘действия они подразделяются
на инверторы тока и инверторы напряжения.
В первом типе инверторов формируется ток, протекающий в
нагрузке, а форма напряжения является производной от ее комп-
лексного сопротивления. Для поддержания постоянства потреб-
ляемого от источника тока в последовательную ветвь инвертора
включается дроссель с достаточно большой индуктивностью.
В инверторах напряжения форма последнего в меньшей степе-
ни зависит от характера нагрузки, в то время как форма тока
практически определяется нагрузкой. В параллельную ветвь на
выходе инвертора напряжения включается конденсатор.
В инверторе тиристоры работают в ключевом режиме, для че-
го в схеме необходимо » предусмотреть устройства для их вклю-
чения и выключения. Включение тиристора обеспечивается уст-
ройством управления, которое своевременно подает на его управ-
ляющий электрод запускающие импульсы. Следовательно, в уст-
ройствах включения тиристора приходится иметь дело с неболь-
шими токами и малыми мощностями. Известно, что для выклю-
чения (запирания) тиристора необходимо прервать протекание
через него прямого тока на время, достаточное для восстановле-
ния его запирающих свойств. Требуемые условия можно получить
применением в инверторе так называемого коммутирующего кон-
денсатора, который обеспечивает условия для запирания тиристо-
ра путем подачи на анод отрицательного, по отношению к катоду
напряжения. По способу включения коммутирующих конденсато-
73
ров схемы инверторов разделяются на параллельную, последова-
тельную и последовательно-параллельную.
Учитывая, что -строгое разделение на инверторы тока и нап-
ряжения возможно лишь в условиях бесконечно больших значе-
ний индуктивности и емкостей, реальные схемы инверторов зани-
мают промежуточное положение и предпочтение отдается тем или
иным из них в зависимости от назначения и условий применения.
На рис. 6.19,а изображена схема мостового инвертора тока.
Источник напряжения Un через дроссель L1 большой индуктив-
ности подключается к мосту, образованному тиристорами VS1...
VS4. В диагональ моста включена первичная обмотка транс-
форматора Т1, к вторичной*обмотке подключена нагрузка /?н. Па-
раллельно первичной обмотке трансформатора включен коммути-
рующий конденсатор С1, предназначенный для выключения ти-
ристоров. В схеме имеется управляющее устройство (УУ) А1, ко-
торое формирует две последовательности импульсов, фазовый
сдвиг между которыми составляет 180°. Импульсы служат для
включения тиристоров. Условимся, что время включения тиристо-
ров и их обратный ток равны нулю. В верхней части рис. 6.19,6
показана последовательность управляющих импульсов, в средней
части — кривые токов через тиристоры и напряжения на комму-
тирующем конденсаторе, внизу — кривая изменения напряжения
на тиристорах VS2 и I4S3. Начнем рассмотрение работы схемы с
интервала соЛ—utz, когда открыты тиристоры VS2 и VS5, а ти-
ристоры VS1 и SV4 заперты. В этом интервале коммутирующий,
конденсатор С заряжается от источника Un и правая его обклад-
ка получает положительный потенциал. В момент .со/г на управ-
ляющие электроды тиристоров VS1 и VS4 подаются импульсы по-
ложительной полярности и тиристоры открываются. При этом кон-
денсатор С оказывается замкнутым накоротко, правая положи-
тельная его обкладка подсоединяется тиристорами к катоду ти-
ристора VS3, а отрицательно заряженная левая — к аноду тирис-
Рис. 6.19. Принципиальная
электрическая схема мостово-
го инвертора (а) и временные
диаграммы инвертора при ак-
тивной нагрузке (б)
74
тора VS2. В результате увеличиваются токи через тиристоры VS1
и VS4 и уменьшаются через тиристоры VS2 и У S3. В рассмат-
риваемом, случае ток разряда конденсатора.нарастает мгновенно,
тиристоры VS2 и VS3 запираются, а ток- через тиристоры VS1 и
VS4 скачком достигает установившегося значения. Напряжение
на конденсаторе в течение кратковременного процесса коммута-
ции не успевает заметно изменяться, и поэтому в момент оконча-
ния коммутации на левой обкладке сохраняется отрицательный
потенциал, в результате чего на анодах тиристоров VS2 и VS3
напряжение становится отрицательным.
К положительному зажиму источника Un через тиристор VS1
подключена левая обкладка конденсатора С, и он начинает пере-
заряжаться. После момента со/з на левой обкладке появится поло-
жительный потенциал и анодное напряжение тиристоров VS2 и
VS3, находящихся в закрытом состоянии, также становится поло-
жительным. Таким образом, после прекращения тока через тирис-
торы VS2 и VS3 их анодное напряжение‘сохраняет отрицатель-
ный потенциал только в течение интервала 0/2—со/з, называемого
углом запирания 6. Инвертор способен работать только в случае,
если угол запирания больше произведения длительности выклю-
чения тиристора на угловую частоту выходного напряжен-ия. При
невыполнении этого условия тиристоры в момент со/з вновь бы
открывались и вызывали бы короткое замыкание источника Un.
Такой процесс в литературе называется «опрокидыванием инвер-
тора». При соблюдении указанного выше условия тиристоры VS2
и VS3 переходят в открытое состояние в момент со/4, когда в пер-
вичной обмотке трансформатора протекает ток обратного нап-
равления и конденсатор С практически полностью перезаряжен.
В этот же момент запираются тиристоры VS1, VS4 и процесс
повторяется. Таким образом в нагрузке получается переменное на-
пряжение.
Рассматриваемая схема инвертора чувствительна к изменени-
ям нагрузки. Так, при уменьшении нагрузки и постоянной часто-
те преобразования выходное напряжение инвертора возрастает.
Напряжение возрастает из-за увеличения постоянной времени пе-
резарядки конденсатора LC. При этом изменяется форма кривой
выходного напряжения: из прямоугольной она переходит в треу-
гольную.
При увеличении мощности нагрузки, т. е.к при уменьшении ее
сопротивления, снижается также постоянная времени разряда
конденсатора на нагрузку. В предельном случае при коротком за-
мыкании нагрузки конденсатор С оказывается замкнутым нако-
ротко. При приближении к этому режиму угол запирания умень-
шается настолько, что наступает момент, когда все тиристоры
становятся открытыми и происходит срыв колебаний (опрокиды-
вание инвертора).
Таким образом, параллельный инвертор, коммутирующий кон-
денсатор которого подключен параллельно к нагрузке, может нор-
мально работать только в определенном диапазоне изменения
75
нагрузки. При* малых нагрузках возникает опасность перенапря-
жений-, при больших происходит опрокидывание инвертора. Парал-
лельный инвертор весьма чувствителен к изменению коэффици-
ента мощности нагрузки. Повышение доли индуктивной состав-
ляющей нагрузки может также привести к опрокидыванию ин-
вертора, так как индуктивность влияет на величину тока коммути-
рующего конденсатора и уменьшает угол запирания. С другой
стороны, если увеличить величину коммутирующей емкости, то
при уменьшении индуктивной составляющей могут возникнуть пе-
ренапряжения, обусловленные избыточной реактивной мощностью
коммутирующих конденсаторов.
Принципиальная электрическая схема двухтактного инвертора
с обратными диодами изображена на рис. 6.20.
Инвертор с обратными диодами обладает рядом достоинств,
к числу которых в первую очередь следует отнести устойчивость
работы при изменении в широких пределах величины и характе-
ра нагрузки, малые массу и габариты благодаря применению
небольшого коммутирующего конденсатора и дросселя, а также
ограничение напряжения на нагрузке и возврат части реактивной
энергии нагрузки в источник постоянного напряжения. В состав
инвертора входят тиристоры VS1 и VS2, трансформатор Т1,- ком-
мутирующий конденсатор С/, дроссель L1, диоды VD1 и VD2. Ин-
вертор работает следующим образом. Предположим, что. в дан-
ный момент ток проходит через тиристор К5/. Коммутирующий
конденсатор С1 заряжен до напряжения, близкого к удвоенному
значению напряжения источника причем нижняя обкладка за-
ряжена положительно. На тиристор VS2 подается от устройства
управления (УУ) А1 управляющий импульс, который открывает
тиристор. Тиристор VS1 закрывается, так как к его катоду через
тиристор VS2 подключается нижняя обкладка конденсатора с по-
ложительным потенциалом 2Пп.
Схема двухтактного ти-
инвертора с обратными
Рис. 6.20.
ристорного
диодами
76
Параметры разрядного контура конденсатора выбираются так,
чтобы конденсатор С после отпирания тиристора KS2 быстро пе-
резаряжался. Как только на-
пряжение на конденсаторе пре-
высит значение 2t7nWW№o3, про-
исходит его разряд по цепи,
образованной дросселем L1, ди-
одом VD1 и обмоткой U^i-2.
В процессе перезаряда конден-
сатора " анодное напряжение на
диоде VD2 становится положи-
тельным по отношению к ка-
тоду и он открывается. Часть
энергии дросселя L1 возвраща-
ется в источник. При индуктив-
ной нагрузке ZH направление то-
ка в первичной обмотке транс-
форматора Т1 остается тем же, что до коммутации тиристора VS1,
поэтому до изменения направления тока происходит возврат энер-
гии от нагрузки через открытый диод VD2. При исчезновении ре-
активного тока на аноде тиристора VS2 будет положительное нап-
ряжение и он вновь открывается, так как на управляющие элект-
роды подается последовательность прямоугольных импульсов. От
источника ток протекает через обмотку трансформатора и тирис-
тор VS2, и происходит основной такт передачи энергии в нагруз-
ку. Верхняя обкладка конденсатора С1 получает положительный
потенциал, и после поступления управляющего импульса на ти-
ристор VS1 процесс повторяется. Таким образом, при индуктивной
нагрузке каждый тиристор должен коммутироваться дважды, что
существенно повышает требования к рабочей частоте тиристоров.
Если уменьшать индуктивность нагрузки, то направление тока в
трансформаторе будет изменяться при открытых диоде VD2 и ти-
ристоре VS2, поэтому последний будет закрываться только один
раз. Из изложенного видно,.что возврат энергии в источник при
индуктивной нагрузке происходит в течение первой части после-
дующего полупериода. При емкостной нагрузке энергия, потреб-
ляемая от источника питания через открытый тиристор, запаса-
ется в емкости в течение первой части полупериода, а затем в
этом же полупериоде частично возвращается в источник.
Таким образом, промежуток времени, в течение которого дио-
ды находятся в открытом состоянии, определяется в основном ха-
рактером нагрузки. При чисто активной нагрузке он зависит от
времени восстановления тиристора, при реактивной нагрузке —
от продолжительности протекания реактивного тока в процессе
возврата запасенной энергии в источник.
" КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	В чем состоит процесс выпрямления переменного тока?
2.	В чем состоит разница между диодом и тиристором? >
3.	Основные преимущества трехфазной мостовой схемы (схема Ларионова),
4, Особенности выпрямления напряжения прямоугольной формы.
5. Достоинства преобразователей постоянного напряжения. Область их при-
менения в аппаратуре связи.
6. Понятие об автономном инверторе. Применение его для электропита-
। ния аппаратуры связи.
77
Глава 7. ПУЛЬСАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ '
И СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ
7.1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
О ПУЛЬСАЦИЯХ НАПРЯЖЕНИЯ
И НАЗНАЧЕНИЕ ФИЛЬТРОВ
Рассмотрим простейшую последовательную цепь, которая содер-
жит аккумулятор и резистор. В -любой точке такой цепи напря-
жение и ток имеют постоянный характер. Если аккумулятор за-
менить выпрямителем, то на резисторе появится ^временная сос-
тавляющая напряжения, значение которой будет определяться
схемой выпрямления. Переменная составляющая напряжения
выпрямителя имеет периодический характер и может быть пред-
ставлена в виде суммы гармонических составляющих. В табл. 7. 1
для некоторых схем выпрямления приведены частоты Jb
герцах) и относительные амплитуды Ui...'U5 первых пяти гармо-
нических‘составляющих выпрямленного напряжения (за единицу
принята постоянная составляющая Uo). Из таблицы видно, что ам-
плитудные значения гармонических составляющих в зависимости
от номера гармоники довольно быстро затухают. Например, для
двухтактной (двухполупериодной) схемы выпрямления трехфаз-
ного тока амплитуда второй гармоники относительно амплитуды
Таблица 7.1
Схемы выпрямления	Значении коэффици- ентов			fi				h	Ui	Г,	Ut	f.	l/| «
	Р	k	т										
Двухполупе- риодная однофазного тока	I	2	2	100	0,667	200	0,1333	300	0,0570	400	0,0317	’500	♦ 0,0202
ОднопОлупе- рнодная трехфазного тока	3	1	3	150	0,250	300	0,0571	450	0,0250	600	0,0142	750	0,0089
Двухполупе- риодная трехфазного тока	3	2	6	300	0,057	600	0,0142	900	0,0062	1200	0,0035	1500	0,0022
Однополупе- риодная шестифаз- ного тока	6	1	6	300	0,057	600	0,0142	900	0,0062	1200	0,0035	1500	0,0022
Двухполупе- риодная шестнфаз- ного тока	6	2	12	600	0,0142	1200	0,0035	1800	0,0015	2400	0,0009	3000	0,0006
78
Таблица 7.2
Частота гармоник /п.Гц	Значения амплитуд гармоник для углов перекрытия у			
	О’	10’	20*	30е
100	0.6670	0,6790	0,7200	0,7670
150	0,2500	.0,2640	0,2980	0,3320
200	0,1330	0,1460	0,1740	0,1920
зоо-	0,0571	0,0692	0,0844	0,0857
400	0,0317	0,0420	0,0488	0,0500
- 450	0,0250	0,0344	0,0385	0,0450
500	0,0202	0,0288	0,0311	0,0440
600	0,0142	0,0209	0,0299	0,0430
700	0,0103 W	0,0158 я	0,0203	0,0410
первой составляет около 25%, а третьей — 11%. Введение в наг-
рузку реактивных элементов существенно влияет на угол перек-
рытия вентилей, что отражается на гармоническом составе вып-
рямленного напряжения. В табл. 7.2 даны значения амплитуд
гармоник для различных углов перекрытия -у при постоянной сос-
тавляющей выпрямленного напряжения t70=l. Так, при отсутст-
вии угла перекрытия для двухтактной схемы трехфазного тока
.амплитуда-первой гармоники составляет 5,7%, а при угле перек-
рытия 20° — 8,5%. Из данных табл. 7.2 также следует, что при
увеличении угла перекрытия возрастает удельный вес высших
гармонических составляющих. Например, амплитуда второй сос-
тавляющей относительно первой при угле перекрытия 20° состав-
ляет 35% вместо 25% при отсутствии угла перекрытия. Указан-
ное обстоятельство следует учитывать при проектировании фильт-
ров выпрямителей.
Введем в ранее рассмотренную схему с аккумулятором вмес-
то резистора нагрузку, содержащую ключевой элемент. На наг-
рузке появится переменная составляющая напряжения, обуслов-
ленная входными характеристиками самой нагрузки. Это часто
встречается на практике, так как современная аппаратура связи
имеет в своем составе источники вторичного электропитания
(ИВЭ), работающие на принципе широтно-импульсной или час-
тбтно-импульсной модуляции. С достаточной для практики сте-
пенью приближения подобные ИВЭ можно представить в виде ге-
нераторов, каждый из которых по отношению к соседней аппара-
туре связи, питающейся от общей токораспределительной сети,
создает переменное напряжение, частота которого равна частоте
преобразования,' а амплитуда зависит от потребляемого ИВЭ тока
и параметров токораспределительной сети.
Таким образом, пульсации .напряжения в токораспределитель-
ной сети предприятия связи являются результатом работы как
электропитающей установки, так и самой аппаратуры’ связи.
Допускаемые значения пульсации напряжения приводятся в
нормативной документации. Для предприятий и аппаратуры свя-
79
зи соответствующие нормы для диапазона частот до 20 кГц при-
ведены в ГОСТ 5237—83, а для диапазона частот 150 кГц...
30 МГц — в Общесоюзных нормах допускаемых индустриальных
радиопомех. Обсуждаются предложения по нормированию пульса-
ций в диапазоне частот.20... 150 кГц, которые в ТРС не должны
превышать 5... 10 мВ среднеквадратического (действующего) зна-
чения. --
Для устранения нежелательного влияния переменной состав-
ляющей напряжения в цепях питания применяются фильтры, ко-
торые должны вносить максимально большое затухание для пе-
ременной составляющей и минимальное затухание для постоянной
составляющей напряжения. .
Основным показателем фильтра является коэффициент сгла-
живания q, который, являясь безразмерной* величиной, определя-
ется как отношение коэффициента пульсации на входе фильтра к
коэффициенту пульсации на .его выходе. Обычно коэффициент
сглаживания рассчитывается по первой гармонике переменной со-
ставляющей. Определяя коэффициент пульсации через отношение
амплитуды первой гармоники к постоянной составляющей (сред-
нему значению) напряжения, можно коэффициент сглаживания
представить в виде
<7 = Хф/Кп,	’	-	(7.1)
где Кф — отношение амплитуд первой гармоники на входе Umi
и на выходе Um2~ фильтра, называемое коэффициентом фильтра-
ции; Лп — величина, обратная отношению среднего значения нап-
ряжения на выходе Uo2 и на входе t/Oi фильтра, которая назы-
вается коэффициентом передачи. С учетом принятых обозначений
коэффициент фильтрации фильтра Кф = дКп- В схемах реальных
фильтров коэффициент передачи близок к единице, поэтому для
упрощения расчетов можно принимать —
Эффект сглаживания в фильтре может быть достигнут либо
введением в последовательную с нагрузкой цепь элемента с боль-
шим реактивным сопротивлением для спектра подавляемых' час-
тот, либо, подключением параллельно нагрузке элемента с очень
малым сопротивлением для указанных частот.
Параметры фильтра, определяющие его сглаживающие свой-
ства, не должны существенно зависеть от тока нагрузки, проте-
кающего через фильтр к нагрузке.
Сглаживающие фильтры делятся на две основные категории.
К одной категории относятся фильтры, в состав которых входят
только пассивные реактивные элементы (катушки индуктивности
и конденсаторы), а к другой — фильтры, которые содержат так-
же активные элементы, например транзисторы, работающие в уси-
лительном режиме.
Если пульсация напряжения происходит на одной или нес-
кольких фиксированных частотах, то целесообразно применение
резонансных’фильтров, у которых-собственная частота LC-конту-
ров совпадает с частотами пульсации напряжения. В случае не-
обходимости подавления спектра частот применяется фильтр, соб-
80
ственная частота которого выбирается меньше, чем частота наибо-
лее низкой гармоники сглаживаемого напряжения.
Сглаживающие фильтры разделяются на однозвенные и мно-
гозвенные. Последние представляют собой фильтры, в которых
последовательно включается несколько .звеньев. В свою очередь,
однозвенные фильтры могут содержать один или несколько реак-
тивных элементов.
7.2.	СГЛАЖИВАЮЩИЙ ФИЛЬТР
С ОДНИМ РЕАКТИВНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ
Коэффициент фильтрации фильтра с одним идеальным индук-
тивным элементом L (рис. 7.1) равен Кф= 1+2л;/:А/7?н, где f —
частота нижней гармоники фильтруемого напряжения. Учитывая,
что второе слагаемое всегда значительно больше единицы, то с
достаточной точностью Кф = 2л/£/7?н. Сглаживающий фильтр с од-
ним индуктивным элементом не нашел широкого применения, так
как его свойства сильно зависят от величины и характера наг-
рузки. Недостатком является и то, что конструкция фильтра тре-
бует применения громоздкого дросселя, стальной сердечник кото-
рого должен иметь воздушный зазор.
Рис. 7.1. Индуктивный сгла- Рис. 7.2. Фильтр RC
живающий фильтр
На рис. 7.2 показан 7?С-фильтр. При условии, что сопротивле-
ние нагрузки много больше сопротивления конденсатора, коэффи-
циент фильтрации фильтра можно определить из соотношения
/Сф = 2л^С. Коэффициент передачи постоянной составляющей Ап=
“= (7?н4-jR), а коэффициент сглаживания фильтра	—
*=2nfRC (Rh+R) /Rh. Если положить R<^Rn, то q=2nfRC.
Рассмотренный 7?С-фильтр обычно применяется при малых то-
ках нагрузки, где с потерями в резисторе можно не считаться.
7.3.	СГЛАЖИВАЮЩИЙ Г-ОБРАЗНЫЙ
LC-ФИЛЬТР
Фильтр (рис. 7.3) содержит в последовательном плече дрос-
сель L, который имеет большое по сравнению с нагрузкой сопро-
ротивление переменному току, и в параллельном плече конден-
сатор С, сопротивление которого переменному току значительно
меньше сопротивления нагрузки. Пренебрегая активными потеря-
.81
д	ми в дросселе, коэффициент сглаживания
можно определить из выражения
q~ (XL—Xc)/Xc = ^f2LC— 1.	(7.2)
Резонансная частота фильтра f0=l/2nX
X]/ LC, поэтому коэффициент сглажива-
Рис. 7.3. Фильтр LC	ния на частоте f может быть представлен
в виде 7=f2/f2o~l.
Опыт показывает, что во избежание переходных процессов ре-
зонансная частота фильтра должна быть по крайней мере в два
раза ниже частоты низшей гармоники переменной составляющей,
которая подавляется фильтром. .При указанном значении часто-
ты не возникает резонанс на низшей частоте. Кроме того, при вы-
боре реактивных элементов следует помнить, что индуктивное
сопротивление должно быть значительно больше емкостного, т. е.
24£>Ян>'1/(2л/С).	(7.3)
*
Выбор элементов фильтра производится следующим образом.
В качестве исходных данных задаются величина коэффициента
сглаживания и частота низшей гармоники сглаживаемого напря-
жения. Из выражения (7.2) определяется значение произведения
LC с учетом того, что резонансная частота фильтра выбирается
по крайней мере в два раза меньше частоты низшей гармоники
сглаживаемого напряжения. После определения произведения LC
приступают к расчету индуктивности дросселя и емкости конден-
сатора фильтра. Минимальное значение индуктивности выбирает-
ся из условия непрерывности тока, протекающего через фильтр.
Если пренебречь активным сопротивлением фильтра, что для прак-
тических случаев допустимо, то минимальная индуктивность оп-
ределяется из выражения
Едр min = qW2nf).	(2.4)
Далее подсчитывается значение емкости и проверяется ее со-
ответствие выражению (7.3). Если неравенство (7.3) выполняется»
то проводится конструктивный расчет дросселя. В противном слу-
чае требуется применение многозвенного фильтра.
Особенность дросселей, применяемых в сглаживающих фильт-
рах, состоит в том, что сердечник имеет немагнитный зазор, ко-
торый при протекании постоянного тока позволяет поддерживать
индуктивность дросселя в заданных пределах.
Многозвенные сглаживающие фильтры представляют собой
последовательно включенные однозвенные фильтры. Коэффициент
сглаживания таких фильтров равен произведению коэффициентов
сглаживания отдельных звеньев. Коэффициент сглаживания двух-
звенного фильтра, содержащего дроссели L1 и L2 и конденсаторы
С1 и С2,
9=?1?2= (4n2f2L1C1—1) (4n2f2LsC2—l).	(7.51
82
При выборе элементов двухзвенного (многозвенного) фильтра
нужно руководствоваться положениями, изложенными выше для
однозвенных фильтров с учетом (7.5). Двухзвенные фильтры для
частот, близких к промышленной частоте переменного тока, при-
меняются в случаях, когда требуется иметь коэффициент сглажи-
вания больше 10.
Резонансные сглаживающие фильтры содержат резонансные
контур'ы. Положительный эффект применения таких фильтров в
большей степени проявляется при необходимости подавления оп-
ределенных гармоник повышенной частоты переменной составляю-
щей. Реактивные элементы в резонансных фильтрах могут вклю-
чаться параллельно или последовательно. В первом случае на
резонансной частоте контур имеет большое сопротивление и вклю-
чается последовательно с нагрузкой, т. е. в последовательное пле-
чо фильтра. Во втором случае контур на 'резонансной частоте
имеет минимальное сопротивление и включается параллельно наг-
рузке, т. е. в параллельное плечо фильтра. На рис. 7.4,а изобра-
жена схема резонансного фильтра с параллельным контуром. Ко-
эффициент фильтрации такого фильтра на резонансной .частоте
параллельного контура определяется соотношением
(7 е)
Ск га
где га —активное сопротивление катушки, а fp = 1/2зт У'ЬЦСК >—
резонансная частота.
Первое слагаемое подкоренного выражения (7.6) всегда зна-
чительно больше единицы,_ поэтому
Лф = LKC • 2л/р/Скга.	(7.7)
Поскольку в резонансном фильтре активное сопротивление ка-
тушки значительно меньше нагрузки, то коэффициент передачи
близок к единице. Следовательно, с достаточной для практических
расчетов точностью коэффициент сглаживания допустимо принять
равным коэффициенту фильтрации.
На рис. 7.4,6 изображена принципиальная электрическая схе-
ма резонансного фильтра с последовательным резонансным кон-
туром, подключенным параллельно нагрузке. Сопротивление кон-
Рио. 7.4. Резонансные фильтры с параллельным (а) и последовательным (б)
контурами
83
тура, образованного катушкой LK и конденсатором Ск, на резо-
нансной частоте минимально и определяется потерями в этих ре-
активных элементах. Обозначая эти потери через^ 7?, получаем
выражение для коэффициента пульсации на резонансной частоте
К достоинствам резонансных фильтров следует "отнести их частот-
ную избирательность к-гармоникам переменной составляющей
напряжения, а к недостаткам — повышение требования' доброт-
ности катушек индуктивности и необходимость тщательной на-
стройки на резонансную частоту.
7.4.	СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ •
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АККУМУЛЯТОРНОЙ '
БАТАРЕИ
В электропитающих установках предприятий связи применяют-
ся аккумуляторные батареи, работающие с выпрямителями в бу-
ферном режиме. В таких установках аккумуляторная батарея под-
ключается параллельно выходному звену фильтра выпрямителя и
питаемой нагрузке. Аккумуляторная батарея и проводка, подклю-
чающая ее к выходным цепям выпрямителя, представляют собой
комплексное сопротивление, зависящее как от параметров бата-
реи, так и от способа построения и длины проводки, включая меж-
элементные соединения аккумуляторов в батарею. Для диапазо-
на частот, создаваемых выпрямителями и аппаратурой в элект-
ропитающих устройствах, проводка может быть представлена
последовательной цепью, содержащей активное сопротивление R
и индуктивность L.- Для конкретных случаев реализации провод-
ки расчет параметров этой цепи не вызывает принципиальных
трудностей.
Для переменного тока аккумулятор можно представить в ви-
де соединения активного и реактивных сопротивлений. Полное ак-
тивное сопротивление аккумулятора зависит от сопротивлений
раствора электролита, электродных пластин и-свинцовых отводов,
отходящих от пластин. Реактивные сопротивления аккумулятора
Таблица 7.3
Тип аккумулятора	Д-п. Ом <*	Тип аккумулятора	Дя, Ом	Тип аккумулятора	Да, Ом
с-1	0,00314	С-10, СК-10	0,00104	с-40, СК-40	0,00054
С-2	0,00251	С-12, СК-12	0,00104	С-56, СК-56	0,00045
- с-з	-0,00189	С-14, СК-14	0,00096	С-72, СК-72	0,00036
С-4	0,00126	С-16, СК-16	0,00092	С-88, СК-88	0,00028
С-5, СК-5	0,00064	С-18, СК-18	0,00088	С-104, СК-104	0,00020
С-6, СК-6 С-8, СК-8	0,00112 0,00108	С-20, СК-20 С-24, СК-24	0,00084 0,00064	С-120, СК-120	0,00012
84
Рис. 7.5. Частотные за-
висимости комплексного
сопротивления аккумуля-
торных батарей:
а — для батарей С1 ... С5;
б — для батарей Сб ... С20;
в — для батарей С24 ... С128

определяются площадями, поверхностей пластин и другими мае-
сивными деталями. Поскольку составляющие комплексного сопро-
тивления аккумулятора определяются большим числом факторов,
практически не поддающихся теоретической оценке, указанные
параметры обычно определяются экспериментальным путем.
Значения полных комплексных сопротивлений и реактивные
составляющие приведены в табл. 7.3 и на рис. 7.5,а,б,в.
На параметры аккумуляторных батарей оказывают влияние ак-
тивное и реактивное сопротивления межэлементных соединений,
поэтому при определении фильтрующих свойств батареи рекомен-
дуется учитывать параметры упомянутых соединений. Расчет этих
параметров можно проводить тем же способом, который исполь-
зуется для нахождения параметров подключающей проводки.
Количественная оценка полных электрических сопротивлений
аккумуляторных батареи и проводки позволяет сделать вывод о
достаточно высоких их фильтрующих свойствах.
Эксперименты также показали, что у широко применяемых ак-
кумуляторов открытого типа наиболее полно фильтрующие свой-
ства проявляются на частотах до 1 кГц. .
7.5.	ТРАНЗИСТОРНЫЕ СГЛАЖИВАЮЩИЕ
ФИЛЬТРЫ
Принцип действия транзисторного сглаживания фильтра рас-
смотрим на примере схемы, изображенной на рис. 7.6,а. На вход
фильтра подается напряжение, имеющее постоянную и перемен*
85
П^И
162
165
L66

->•
U*
Рис. 7.6."Принципиальная электрическая схема транзисторного фильтра (а) 
коллекторные характеристики транзистора (б)
ную составляющие. Постоянная составляющая через транзистор
VT поступает в нагрузку RK. Коэффициент передачи фильтра оп-
ределяется потерями в транзисторе VT. Сопротивление резистора
R выбирается таким, чтобы на нем выделялась подавляющая
часть напряжения переменной составляющей по сравнению с на-
пряжением на конденсаторе С. Ток базы ie транзистора VT прак-
тически не содержит переменной составляющей. Если при этом
выбрать рабочую точку А транзистора на пологой части харак-
теристики ’зависимости тока коллектора от напряжения коллек-
тора (рис. 7.6,6), то ток коллектора практически также не будет
содержать переменной составляющей. Переменная составляющая
входного напряжения выделится на переходе эмиттер — коллек-
тор транзистора VT, следовательно, в этом устройстве транзистор
VT выполняет функции катушки индуктивности в ранее рассмот-
ренных схемах фильтров. Коэффициент фильтрации фильтра (см.
рис. 7.6,а) определяется соотношением

у2 л у-2 \
ЛС ।
R2 + RrKi
где Хс = l/m’2nfC't гк и гв— сопротивления коллектора и базы
транзистора. Транзисторные фильтры не содержат катушек индук-
тивности, что позволяет значительно улучшить массогабаритные
характеристики фильтров. Отказ от применения катушек индук-
тивностей, имеющих в магнитопроводе немагнитный зазор, приво-
дит к резкому снижению уровня излучаемых электромагнитных
помех. Недостатком транзисторных фильтров является низкий
к.п.д., который составляет 0,4 ... 0,6, а также то, что в нагрузку
передаются изменения входного питающего напряжения. Поэтому,
когда одновременно с подавлением переменной составляющей
требуется стабилизация на нагрузке, применяют стабилизаторы
непрерывного действия. Применение составного транзистора и
включение резистора параллельно конденсатору С позволяют не
только значительно увеличить коэффициент фильтрации напряже-
ния, но также повысить его стабильность.
Существуют фильтры, в которых транзистор включен парал-
лельно нагрузке, однако они имеют меньшее практическое приме-
нение, чем фильтры с последовательно включенным транзистором.
86
7.6.	НОРМИРОВАНИЕ ПУЛЬСАЦИЙ
НАПРЯЖЕНИЯ И МЕТОДЫ ИХ ИЗМЕРЕНИЙ
Значения допускаемых пульсаций напряжения питания в ап-
паратуре связи регламентированы ГОСТ 5237—83. Стандартом
нормируются невзвешенные (действующие) и псофометрические
значения.
В табл.' 7.4 приведены нормы на невзвешенные величины пуль-
саций.
Таблица 7.4
Диапазон частот, Гц	Напряжения "'’пульсации, В, при номинальном напряжении питания, В	
	24	60
Ниже 300	0,1	0,25
300...20 000	0,01	0,015
Напряжения пульсации измеряют ца входных зажимах аппа-
ратуры связи (рис. 7.7).
Для измерений должен применяться электронный вольтметр
PV1 с квадратичной характеристикой и частотным диапазоном
20 ... 20 000 Гц. В .качестве разделительного конденсатора С1 ре-
комендуются неполярные конденсаторы емкостью не менее 80 мкФ
с сопротивлением изоляции не менее 1000 Л1Ом и с рабочим
напряжением не менее удвоенного напряжения источника пита-
ния. Измерительный фильтр состоит из фильтра нижних частот
(ФНЧ) Z2 и фильтра верхних частот (ФВЧ) Z1, которые пооче-
редно включаются в измерительную цепь. Входное и выходное со-
противления фильтра равны 600 Ом каждое. Полоса пропускания
фильтра Z2 —20 ... 250 Гц, фильтра Z1 — от 300 Гц и выше. В
полосе пропускания фильтр Z2 не должен вносить затухание бо-
лее 3,5 дБ, фильтр Z1 — не более 4,3 дБ, а в полосе задержива-
ния — не менее 54 и 60 дБ соответ-
ственно.
Псофометрическое значение. допу-
скаемого напряжения пульсаций, соз-
даваемое установкой питания, не долж-
но быть более 0,002 В. Для измерения
псофометрического значения напряже-
ния пульсации следует применять спе-
циальный прибор, который называется
псофометром. Этот прибор представля-
ет собой электронный вольтметр с
квадратичной шкалой, на вход которо-
го включается фильтр. Фильтр имеет
нормированную характеристику зату- Рис 77 Схема измереннй
Хания для различных частот в диапа- пульсации напряжения
87
зоне до 20 кГц, которая соответствует восприятию этих частот че-
ловеческим ухом. Международный консультативный комитет по те-
леграфии и телефонии на основании многочисленных работ реко-
мендовал кривую затухания псофометрического фильтра, которая
используется в псофометре.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Назовите причины возникновения пульсации напряжения в токораспре--
делительных сетях
2.	В чем состоят принципиальные различия между сглаживающими фильт-
рами с пассивными и активными элементами?
3	Что .понимается под псофометрическим значением напряжения?
Г л а в а 8. СТАБИЛИЗАТОРЫ' НАПРЯЖЕНИЯ
И ТОКА
8.1.	ТИПЫ СТАБИЛИЗАТОРОВ
И ИХ ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
•ч.
Стабилизатором напряжения (тока) называется устройство, под-
держивающее неизменным напряжение (ток) на нагрузке при из-
менении питающего напряжения, сопротивления нагрузки, темпе-
ратуры окружающей среды и воздействии других дестабилизиру-
ющих ф-акторов, способных привести к изменению напряжения
(тока) на нагрузке. По способу включения регулирующего эле-
мента стабилизаторы подразделяются на последовательные и па-
раллельные. Последовательным называется стабилизатор, у ко-
торого регулирующее устройство включено последовательно с
нагрузкой. В процессе работы стабилизатора напряжение на на-
грузке или ток в ней поддерживаются постоянными за счет изме-
нения напряжения на регулирующем элементе. В параллельном
стабилизаторе регулирующее устройство включено параллельно
нагрузке.
По принципу действия стабилизаторы разделяются на^ пара-
метрические и компенсационные. Параметрическим стабилизато-
ром называется стабилизатор, в котором отсутствует цепь обрат-
ной связи и стабилизация осуществляется за счет использования
свойств нелинейных элементов, входящих в его состав. Стабили-
затор, в котором стабилизация осуществляется за счет воздейст-
вия изменения выходного напряжения или тока на его регулирую-
щее устройство через цепь обратной связи, называется компенса-
ционным. Компенсационные стабилизаторы представляют собой
замкнутые системы автоматического регулирования. Ток через ре-
гулирующее устройство в них может проходить непрерывно и им-
$8
пульсами, поэтому первые называются непрерывными стабилиза-
торами, а вторые — импульсными. Основными параметрами, а
помощью которых оцениваются стабилизаторы, являются нестаби-
льность выходного напряжения или тока, выходное сопротивление,
уровни пульсаций на входе и выходе, температурный коэффици-
ент и к. п. д.
Нестабильность выходного напряжения характеризуется изме-
нением установившегося выходного напряжения. Под частной не-
стабильностью понимается изменение, происшедшее под влияни-
ем одного из факторов, когда все другие остаются неизменными.
Примером частной нестабильности может служить изменение вы-
ходного напряжения в зависимости от изменения входного. Если
же изменение выходного напряжения произошло в связи с одно-
временным влиянием всех контролируемых факторов, то оно на-
зывается суммарной нестабильностью.
Параметр нестабильности можйо также оценивать с помощью-
коэффициента нестабильности стабилизатора, который выража-
ется как отношение относительного изменения выходного напря-
жения к вызвавшему его относительному изменению входного на-
пряжения при неизменном токе нагрузки. Величина, обратная
коэффициенту нестабильности, называется коэффициентом стаби-
лизации. Например, если на входе стабилизатора напряжение из-
меняется на ±10%, а на его выходе — на ±1%, то считается, что
коэффициент стабилизации равен 10.
Выходное сопротивление стабилизатора характеризуется отно-
шением изменения выходного напряжения к изменению тока на-
грузки при постоянном входном напряжении. Например, если при
изменении тока нагрузки на 0,5 А напряжение на выходе изменя-
ется на 0,5 В, то выходное сопротивление равно 1 Ом.
Уровень пульсации напряжения на входе стабилизатора, воз-
никающий при работе самого стабилизатора, характеризует сов-
местимость последнего с другой аппаратурой, питающейся от об-
щего первичного источника. Затронутый вопрос является акту-
альным при создании и применении импульсных стабилизаторов и
требует тщательного внимания, тем более, что область примене-
ния импульсных стабилизаторов непрерывно расширяется. Уровни
пульсаций напряжения на выходе стабилизатора определяются
требованиями питаемой аппаратуры. Представляет определенный
интерес такое понятие, как коэффициент сглаживания пульсации
стабилизатора. Этот коэффициент определяется как отношение
коэффициента пульсаций на входе к коэффициенту пульсаций на
выходе стабилизатора.
Температурный коэффициент напряжения (ТКН) стабилизато-
- ра показывает степень стабильности его выходного напряжения
от изменения окружающей температуры при неизменных значе-
ниях входного напряжения и тока нагрузки. ТКН определяется
как частное от деления величины изменения выходного напря-
жения на изменение температуры окружающей внешней среды.
89
Коэффициент полезного действия стабилизатора равен отно-
шению мощности, потребляемой нагрузкой, к мощности на входе
стабилизаторам.
8.2.	ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ
НАПРЯЖЕНИЯ
Наибольшее распространение среди параметрических стабили-.
заторов получили стабилизаторы параллельного типа с использо-
ванием кремниевых стабилитронов. Основные параметры стаби-
литронов следующие: номинальное напряжение стабилизации
при токе /Ст и температуре Т\ дифференциальное сопротивление
гс»— отношение изменения напряжения Ucx к изменению тока
/с-> при постоянной температуре; температурный коэффициент
«ст — отношение изменения напряжения стабилизации (%) к из-
менению температуры (° С) при постоянном токе /ст. Примерная
вольт-амперная характеристика стабилитрона показана на
рис. 8.1. Простейший параметрический стабилизатор (рис. 8.2)
состоит из стабилитрона VD и резистора R и работает следую-
щим образом. При небольшом увеличении выходного напряжения
ток через стабилитрон VD резко увеличивается, что приводит к
увеличению тока через резистор R. На резисторе увеличивается
падение напряжения, которое вычитается из напряжения источ-
ника питания, и напряжение на нагрузке остается неизменным.
Если же происходит уменьшение напряжения на нагрузке, то это
приводит к уменьшению тока, протекающего через стабилитрон
VD и резистор R, падение напряжения на резисторе R уменьшает-
ся и напряжение на нагрузке остается неизменным. Коэффици-
ент стабилизации KCv=RUвых/ U ВхГ тс.
Значения входного URX и выходного иъых напряжений задаются,
значения rCT = dUст/<Дст определяется из характеристик стабилит-
ронов. Дифференциальное сопротивление стабилитрона гст опре-
деляет выходное сопротивление стабилизатора. Коэффициент
сглаживания пульсаций параметрического стабилизатора на ста-
билитронах практически равен коэффициенту стабилизации,
к. п. д. зависит от потерь в резисторе R и стабилитроне .VD.
Работа стабилизатора (см. рис. 8.2) зависит от температуры
окружающей среды, что в первую очередь определяется измене-
Рис. 8 1. Вольт-амперная характеристика стабилитрона
Рис. 8 2. Принципиальная электрическая
схема простейшего параметрического ста-
билизатора
90
ниями параметров аст стабилитрона и резистора р. Исследования
стабилитронов показали, что коэффициент аст возрастает с увели-
чением напряжения стабилизации UCr и уменьшается при низких
напряжениях UCT.
Одной из действенных мер по термокомпенсации стабилитро-
на с рабочим напряжением более 6 В, широко применяемой на
практике, является включение последовательно с ним кремниево-
го диода. Последний при включении его в прямом направлении
всегда имеет отрицательный ТКН. Применение диодов в цепях
термокомпенсации параметрических стабилизаторов позволяет
получить малую зависимость стабилизированного напряжения от
температуры. В реальных схемах с термокомпенсацией нестабиль-
ность напряжения составляет не более 0,5% в диапазоне рабочих
температур. Промышленностью выпускаются термокомпенсиро-
ванные стабилитроны, например типов Д818А ... Д818Е, в которых
применен аналогичный способ термокомпенсации. При использо-
вании указанного способа термокомпенсации следует помнить, что
включение последовательно со стабилитроном элементов, облада-
ющих резистивными свойствами,' увеличивает выходное динами-
ческое сопротивление стабилизатора, а следовательно, уменьшает'
коэффициент стабилизации. Например, стабилизатор рис. 8.2 при
выходном напряжении 8... 10 В и токе нагрузки 5 мА обеспечивает
коэффициент стабилизации до 80 и выходное сопротивление до
15 Ом. Термокомпенсация уменьшит коэффициент стабилизации,
при этом выходное сопротивление может увеличиться примерно в
три раза.
Для повышения коэффициента стабилизации параметрические
стабилизаторы можно включать последовательно, при этом ре-
зультирующий коэффициент стабилизации будет равен произведе-
нию коэффициентов стабилизации отдельных каскадов. При по*
следовательном включении стабилизаторов значительно уменьша-
ется и без того низкий к. п. д. стабилизатора. В реальных устрой-
ствах он составляет 5 ... 20%.
Параметрические стабилизаторы применяются в маломощных
цепяк, где требуются высокостабильные источники напряжения.
8.3.	КОМПЕНСАЦИОННЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ
ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
С НЕПРЕРЫВНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ
Компенсационные стабилизаторы напряжения с непрерывным
регулированием представляют собой систему автоматического ре-
гулирования, в которой с заданной степенью точности поддержи-
вается выходное напряжение t/вых. Стабилизатор содержит регу-
лирующий элемент РЭ, схему сравнения СС и усилитель У в
цепи обратной связи (рис. 8.3). Входное напряжение через регу-
лирующий элемент поступает на выход стабилизатора. Стабили-
зация выходного напряжения происходит за счет изменения паде-
91.
Ряс. 8.3. Структурная схема компен-
сационного стабилизатора последова-
тельного типа
VT1
t
Рис. 8.4. Принципиальная электрическая схема простейшего транзисторного
компенсационного стабилизатора	/
ния напряжения на РЭ. Падение напряжения на РЭ уменьшается
при снижении выходного напряжения 1/&ых и возрастает при его
увеличении. В устройстве сравнения происходит алгебраическое
суммирование выходного напряжения и стабильного опорного на-
пряжения, после чего сигнал ошибки поступает в усилитель, кото-
рый этот сигнал усиливает и подает на РЭ. В реальных схемах
усилитель может отсутствовать или входить в состав устройства
сравнения.
В простейшем стабилизаторе (рис. 8.4) функцию РЭ выполня-
ет транзистор VT1, транзистор VT2, резисторы R2... R5 и стабили-
трон VD1 входят в состав устройства сравнения и усилителя. При
изменении напряжения на нагрузке R» изменяется напряжение в
диагонали моста, образованного резйсторами R2... R5 и стабили-
троном VD1, причем увеличение напряжения на нагрузке повыша-
ет отрицательный потенциал точки 2 по отношению к точке 1.
Уменьшение выходного напряжения £/Вых уменьшает отрицатель-
ный потенциал точки 2. К точкам 1 и 2 подключены соответствен-
но эмиттер и база транзистора VT2. В первом случае при увели-
чении отрицательного потенциала базы по отношению к потенциа-
лу эмиттера, который определяется напряжением стабилитрона
VD1, увеличивается ток коллектора транзистора VT2 и уменьша-
ется отрицательный потенциал базы транзистора VT1 относитель-
но его эмиттера. Сопротивление перехода эмиттер — коллектор
транзистора VT1 увеличивается, падение напряжения на нем так-
же увеличивается, вследствие чего напряжение на нагрузке воз-
вращается в исходное состояние. Требуемое значение выходного
напряжения устанавливается переменным резистором R4. Ко-
эффициент стабилизации зависит от параметров и режимов ра-
боты применяемых элементов, от изменения тока нагрузки и вход-
ного напряжения. Изменение входного напряжения оказывает су-
щественное влияние на работу усилителя, а следовательно, и на
стабилизацию выходного напряжения. При снижении входного на-
пряжения режим работы транзистора VT2 усилителя меняется
так, что регулирующий транзистор VT1 начинает закрываться,
увеличивая тем самым нестабильность выходного напряжения.
Устранить влияние нестабильности напряжения питания усилите-
92
ля на работу стабилизатора можно либо применением дополни-
. тельного стабилизированного источника питания, либо введени-
ем стабилизирующих цепей. На практике второй путь нашел бо-
лее широкое применение.
Если принять нагрузку на стабилизатор постоянной при. неиз-
менных напряжениях'Питания усилителя и стабилитрона VD1, то
без учета влияния входного сопротивления усилителя выражение
для коэффициента стабилизации может быть записано в виде
Кст=хК0К1К2,
где х — коэффициент передачи делителя; Ко = £/Вых/£/вх— коэффи-
циент передачи стабилизатора; и — коэффициенты усиления
по напряжению транзисторов VT1 и VT2.
Для приближенного определения выходного сопротивления
стабилизатора может быть рекомендована формула
^вых= l/xSK2,
где 3—-крутизна прямой передачи транзистора VT1.
Компенсационные стабилизаторы непрерывного действия на-
ряду со стабилизацией выходного напряжения подавляют также-
пульсации входного напряжения на частотах до нескольких ки-
логерц. Коэффициент сглаживания стабилизатора близок к коэф-
фициенту стабилизации. При оценке коэффициента сглаживания
следует иметь в виду, что в расчетные формулы должны подстав-
ляться параметры транзисторов, определенные для данного диапа-
зона частот. Кроме того, коэффициент сглаживания пульсации не-
сколько снижается из-за влияния частотно-зависимых элементов,
включенных в цепи обратной связи.
Основная тепловая нестабильность выходного, напряжения
стабилизатора связана с температурным изменением источника
опорного напряжения и параметров транзисторов устройства сра-
внения. Нестабильность могут также внести резисторы делителей
опорного напряжения или цепей обратной связи. Меньшую тем-
пературную нестабильность вносят регулирующие транзисторы,
поскольку они охвачены обратной связью.
Для термокомпенсации делителей напряжения можно исполь-
зовать терморезисторы или диоды. Первый способ позволяет плав- <
но регулировать значение суммарного температурного коэффици-
ента стабилизатора. Важно при конструировании стабилизатора
предусмотреть, чтобы элементы устройства сравнения и опорно-
го источника находились в одинаковых температурных условиях.
В некоторых случаях применяются термостаты. При расчетах теп-
ловых режимов работы элементов-следует особое внимание обра-
щать на отвод тепла от регулирующих транзисторов. Мощные ре-
гулирующие транзисторы устанавливаются на теплоотводах (ра-
диаторах), роль которых заключается в отборе и рассеивании те-
пла, выделяемого на переходах транзистора. Передача тепла от
корпуса транзистора радиатору зависит от состояния граничной
поверхности и плотности соединения стыка. Площадь поверхно-
93
сти радиатора ST зависит от рассеиваемой в транзисторе мощно*
сти Рк. По мере приближения мощности, рассеиваемой в транзи-
сторе, к максимально допустимому значению зависимость тре*
буемой площади радиатора ST от Рк становится близкой к гипер-
болической. В практических случаях необходимую площадь по-
верхности радиатора выбирают в области, где вид функции
ST = qp(/’K) близок к линейному. Для увеличения площади повер-
хности радиаторы делаются ребристыми.
^Значения к. п. д. стабилизаторов непрерывного действия сос-
тавляют примерно 30... 50 % • Опыт создания стабилизаторов по-
казывает, что основные потери в них приходятся на регулирую-
щий транзистор, поэтому выбор напряжения источника питания
имеет существенное значение.’ Для нормальной работы стабилиза-
тора необходимо, чтобы мгновенное значение входного напряже-
ния вместе с напряжением пульсации было равно ' или больше
минимального значения, обеспечивающего получение на -нагруз-
ке заданных значений напряжения с учетом падения на регу-
лирующем элементе. Чтобы получить максимальный к. п. д. и об-
легчить режим работы элементов, номинальную величину вход-
ного напряжения желательно выбирать минимально возможной
по отношению к выходному. По мере уменьшения выходного на-
пряжения при неизменном входном к. п. д. стабилизатора ухудша-
ется.
Характеристики рассмотренного стабилизатора можно улуч-
шить (рис. 8.5), если, например, в .регулирующем устройстве при-
менить составной Транзистор (VT2 и VT3 на рис.- 8.5) и ввести
токостабилизирующую цепь, содержащую транзистор VT1, стаби-
литрон VD1 и резистор R1. После указанных дополнений увели-
чивается коэффициент стабилизации, а выходное сопротивление
стабилизатора снижается до сотых и тысячных долей ома. При-
менение составных .транзисторов позволяет увеличить коэффици-
ент усиления регулирующего элемента и согласовать токи в цепи
Рис. 8.Б. Принципиальная эле-
ктрическая схема транзистор-
ного компенсационного ста-
билизатора с токостабилизиру-
ющей цепью
Рис. 8.6. Принципиальная эле-
ктрическая схема стабилиза-
тора напряжения параллельно-
го типа
94
баз мощных транзисторов с токами усилителей обратной связи.
Стабилизатор (см. рис. 8.5) работает следующим образом.
Повышение выходного напряжения стабилизатора приводит к
увеличению падения напряжения на резисторе R7 и части рези-
стора R6, отрицательный потенциал базы и ток коллектора тран-
зистора VT4 возрастают. Учитывая, что суммарный ток базы ре-
гулирующего транзистора VT3 и коллектора транзистора VT4,
равный коллекторному току транзистора VT1, стабилизирован и
не зависит от изменений питающего напряжения, то при возра-
стании тока коллектора VT4 ток базы транзистора VT3 будет
уменьшаться, что, в свою, очередь, вызовет уменьшение тока ба-
зы и увеличение сопротивления перехода эмиттер — коллектор
транзистора VT2. В результате напряжение на выходе стабилиза-
тора уменьшится^ возвратится к исходному значению.
Снижение выходного напряжения вызывает уменьшение тока
коллектора транзистора VT4 и, следовательно, увеличение тока
базы составного транзистора, что сопровождается повышением
выходного напряжения стабилизатора до исходного значения.
Для устранения самовозбуждения стабилизатора между кол-
лектором и базой транзистора VT4 включен неполярный конден-
сатор С/, емкость которого составляет несколько микрофарад.
z Чтобы обеспечить стабильность напряжения питания при рез-
ких колебаниях тока нагрузки и небольших изменениях входного
напряжения, целесообразно применять стабилизаторы с парал-
лельным включением регулирующего устройства (рис. 8.6). До-
стоинствами стабилизаторов параллельного типа являются посто-
янство потребляемого от источника тока при изменении тока на-
грузки и устойчивость к перегрузкам. Стабилизатор содержит
регулирующий транзистор VT1, транзистор VT2 усилителя об-
ратной связи, диод VD1 и резисторы R2...R5 устройства сравне-
ния, конденсатор фильтра С1. Стабилизатор работает следующим
образом. При увеличении выходного напряжения возрастает поло-
жительный потенциал на базе транзистора VT2, что приводит к
увеличению токов базы и коллектора транзистора. Вследствие
этих изменений режима работы транзистора VT2 увеличиваются
токи базы и коллектора регулирующего транзистора VT1, паде-
ние напряжения на резисторе R1 увеличивается и выходное на-
пряжение стабилизатора возвращается к исходному. Уменьшение
выходного напряжения стабилизатора приводит к увеличению
сопротивления перехода эмиттер — коллектор регулирующего
VT1 и к уменьшению падения напряжения на резисторе R1.
Серьезный недостаток стабилизатора параллельного типа по
сравнению со стабилизатором последовательного типа — это низ-
кий к. п. д.
В заключение отметим, что для компенсационных стабилиза-
торов непрерывного действия характерны следующие свойства:
высокие надежность и быстродействие; малое выходное сопротив-
ление; способность к подавлению пульсации входного напряжения;
отсутствие электромагнитных помех и пульсации напряжения.
95
Компенсационные непрерывные стабилизаторы целесообразно
применять, когда мощность нагрузки невелика и требуется высо-
кая стабильность напряжения при суммарном воздействии деста-
билизирующих факторов, а также при близких значениях напря-
жений источника и нагрузки.
8.4.	СТАБИЛИЗАТОРЫ ПОСТОЯННОГО
НАПРЯЖЕНИЯ С ДИСКРЕТНЫМ
РЕГУЛИРОВАНИЕМ
Отличительная особенность стабилизаторов этого класса со-
стоит в том, что регулирующий элемент работает в импульсном
режиме. Если между источником с напряжением UBX и нагрузкой
Uwx поместить периодически замыкающийся ключ, то средние
значения напряжений на нагрузке и источнике связаны следую-
щим соотношением: [7ВЫх = U3Xt3/T=yUBX, где Т — период работы
ключа; t3 — продолжительность замкнутого состояния ключа. При
постоянной частоте коммутации ключа напряжение на нагрузке
зависит от времени t3. Стабилизатор напряжения, в котором на-
пряжение на нагрузке поддерживается постоянным за счет изме-
нения длительности замкнутого состояния ключа при постоянной
частоте работы ключа, называется стабилизатором с широтно-
импульсной модуляцией (ШИМ), на рис. 8.7,а показано напря-
жение на входе ключа, а на рис. 8.7,6 — на выходе.
Поддерживать постоянным напряжение на нагрузке можно
изменением частоты замыкания ключа при постоянной длительно-
сти замкнутого состояния. Такие стабилизаторы называются ста-
билизированными с частотно-импульсной модуляцией (ЧИМ).
Имеется третий способ стабилизации напряжения, при котором
изменяются как частота работы ключа, так н длительность его
замкнутого состояния. Такой принцип работы положен в основу
релейных или двухпозиционных стабилизаторов. В релейных ста-
билизаторах регулирующий элемент переключается из замкнутого
состояния в разомкнутое и обратно, когда выходное напряжение
достигает порога срабатывания или отпускания следящей систе-
мы, управляющей работой регулирующего элемента.
Регулирующий элемент импульсного стабилизатора должен
иметь минимальное сопротивление в замкнутом состоянии, макси-
мальное— в разомкнутом и мгновенно переходить из одного со-
Рис. 8 7. Форма напряжения на входе ключа (а) и на выходе (б) при широт-
но-импульсном регулнровании
96	"
стояния в другое. При этих условиях потери в регулирующем
элементе будут минимальными.
В зависимости от способа включения регулирующего элемен-
та по отношению к нагрузке импульсные стабилизаторы могут
быть последовательного или параллельного типа. Импульсный
стабилизатор последовательного типа (рис. 8.8) содержит регу-
лирующий транзистор VT1, фильтр L1C1, коммутирующий диод
VD1 и устройство управления. В момент (рис. 8.8,6) на тран-
зистор VT1 с выхода устройства управления подается импульс,
который приводит его в замкнутое (проводящее) состояние Вход-
ное напряжение U3X поступает на диод VD1 и LC-фильтр. По-
скольку к аноду диода прикладывается напряжение отрицатель-
ной полярности, то он закрывается. Ток /др через дроссель L1
увеличивается, и он начинает запасать энергию электрического
тока. До тех пор, пока* протекающий через дроссель ток не до-
стигнет величины тока нагрузки, конденсатор С1 разряжается на
нагрузку. Как только ток дросселя превысит ток нагрузки (мо-
мент /2), конденсатор~начнет заряжаться и напряжение Uc на *
нем будет, расти. Максимального значения ток дросселя достигнет
в момент размыкания (выключения) VT1 (/3). При размыкании
транзистора напряжение на входе фильтра под влиянием э. д. с
самоиндукции изменяет знак, диод VD1 открывается и дроссель
отдает запасенную в нем энергию, равную Li2flP/2, в нагрузку и
конденсатор С1. Напряжение на конденсаторе достигает макси-
мального значения при равенстве токов дросселя и нагрузки
(/4). Индуктивность дросселя выбирается достаточно большой,
чтобы протекающий через него ток не снижался до нуля, т. е.
дроссель должен работать в режиме непрерывного тока. В про-
тивном случае резко искажается форма подаваемого на фильтр
напряжения, что приведет к увеличению пульсации и потерь. К
концу паузы в работе транзистора, т. е. к моменту подачи на его
базу управляющего импульса, вызывающего включение (замы-
а)	8)
Рис. 8.8. Принципиальная электрическая схема импульсного стабилизатора
последовательного типа (а) и временные диаграммы, характеризующие его ра-
боту (б)
4—135	97
Рис. 8.9. Принципиальная эле-
ктрическая схема импульсного
стабилизатора с параллельным
включением регулирующего
элемента
кание) транзистора, тою в дросселе до-
стигает минимального значения, а на-
пряжение на конденсаторе — среднего
значения. Далее процесс повторяется.
Рассмотрим импульсный стабилиза-
тор с параллельным включением регу-
лирующего элемента. В установившем-
ся режиме работы при замыкании
транзистора VT1 (рис. 8.9) к дроссе-
лю Ы прикладывается напряжение
источника. Диод VD1 закрыт, пото-
му что к его аноду приложено
отрицательное напряжение конденса-
тора С1. В дросселе запасается энергия, напряжение на на-
грузке равно напряжению на конденсаторе. При выключении
транзистора VT1 на дросселе L1 возникает э. д. с. самоиндукции,
имеющая согласное с источником питания направление, вследст-
вие' чего к аноду диода VD1 будет приложено напряжение поло-
жительной полярности и дроссель L1 начнет отдавать энергию в
цепь нагрузки, подзаряжая конденсатор. Таким образом, после
выключения транзистора в цепи нагрузки будет действовать на-
пряжение источника питания и э. д. с. самоиндукции дросселя.
Из изложенного видно, что дроссель L1 не участвует в сглажива-
нии пульсации напряжения, а выполняет роль накопителя энер-
гии. В отличие от стабилизатора с последовательно включенные
регулирующим элементом, выходное напряжение которого мень-
ше напряжения источника питания, рассматриваемый стабилиза- >
тор позволяет получить на нагрузке напряжение, превышающее
напряжение источника питания. Выходное напряжение связано с
входным соотношением ивых=и&х/(1—у).
Если „в стабилизаторе рис. 8.8 катод диода VD1 подключить к
отрицательно заряженной обкладке конденсатора С1, а дроссель
L1 включить вместо диода VD1 в параллельную нагрузке цепь, то
это позволит не только стабилизировать напряжение на нагрузке,
но и изменять полярность напряжения источника питания. Ста-
билизатор работает следующим образом. При открытом транзи-
сторе дроссель L1 накапливает избыточную энергию. Нагрузка
вместе с конденсатором отключена от источника питания диодом
VD1. Выключение транзистора вызывает э.д. с. самоиндукции, на-
правленную навстречу напряжению источника питания. Дрос-
сель L1 через открытый диод VD1 разряжается на - нагрузку,
подзаряжая одновременно конденсатор фильтра.
Как видно из рассмотренных схем, при импульсном способе
стабилизации можно при работе от одного источника питания
получать различные выходные напряжения, а также инвертиро-
вать полярность выходного напряжения. В стабилизаторе, схема
которого изображена на рис. 8.8, пульсации выходного напряже-
ния обратно пропорциональны произведению индуктивности дрос-
селя на емкость конденсатора. Амплитудное значение напряжения
98
пульсации ДСвых=Свху(1—y)/8LCf2. В двух других схемах индук-
тивность дросселя не участвует в фильтрации выходного напря-
жения и амплитуда пульсации равна ДU^x^Py/Cf.
Коэффициент полезного действия импульсного стабилизатора
значительно выше, чем .у стабилизатора непрерывного действия,
и среднее значение его составляет 0,8. Основные потери в импуль-
сном стабилизаторе приходятся на потери в регулирующем тран-
зисторе и коммутирующем диоде. Транзистор, -работающий как
ключевое устройство, за период находится в трех состояниях, а
именно: во включенном (режим насыщения), в выключенном (ре-
жим отсечки) и в состоянии переключения (активный режим). В
режиме насыщения с достаточной для практики точностью можно
считать, что среднее значение потерь определяется произведением
тока коллектора, напряжения на переходе коллектор—эмиттер и
относительным временем включенного состояния, т. е. Рнас =
= /к нас тах^К энасу. В режиме ОТСеЧКИ ПОТерИ В транзисторе Р0тс =
= ^кэо^к'бо(1—у), где £/Кэо и /КБо — напряжение и ток в вы-
ключенном состоянии транзистора.	' '
В режиме переключения средняя мощность потерь в транзи- *
сторе составляет РПер = 1/6 UK max^K max (/вкл-Нвыкл)/о, где Сктах,-
/к max — максимальные значения, обусловленные переходными,
процессами при работе стабилизатора; f0 — рабочая частота ста-
билизатора; /вкл и /выкл — время включения и выключения тран-
зистора. Из трех составляющих потерь на транзисторе наимень-
шее значение имеют потери в режиме отсечки, которые при рас-
чете транзисторного ключа можно не учитывать. Потери при пе-
реключении транзистора являются переменной величиной, кото-
рая зависит не только от характеристик транзистора, но и от
выбранной схемы стабилизатора. Например, при замыкании тран-
зистора VT1 в схеме рис. 8.8 может резко возрасти ток коллекто-
ра, если диод VD1 будет недостаточно высокочастотным. Возни-
кновение импульса тока объясняется тем, что на время восста-
новления ‘диода VD1 транзистор VT1 работает в короткозамкну-
том режиме и к переходу эмиттер — коллектор прикладывается
напряжение источника питания. Таким образом, в импульсном
стабилизаторе во избежание тяжелых режимов работы элементов
схемы и дополнительных потерь применяют импульсные диоды с
малым временем восстановления. Следует также отметить, что
выбор транзистора импульсного стабилизатора необходимо про-
водить с учетом возникающих в схеме коммутационных перегру-
зок.
На практике получили широкое применение импульсные ста-
билизаторы релейного типа и стабилизаторы с широтно-импульс-
ной модуляцией.
Стабилизатор релейного типа (рис. 8.10) содержит регулиру-
ющий транзистор VT1, LC-фильтр с коммутирующим диодом VD1
и релейньш элемент, выполненный на транзисторах VT2, VT3 и
стабилитроне VD2, который управляет работой транзистора VT1.
Стабилизатор работает следующим образом. После подачи на-
4*.	99
L
VT1
Рис. 8 10. Принципиальная электрическая схема релейного стабилизатора
пряжения на вход открываются транзисторы VT2 и VT1. На вход
ЛС-фильтра поступает напряжение источника. Напряжение на
нагрузке достигает заданного значения, стабилитрон VD2 откры-
вается, ток базы транзистора увеличивается и последний откры- .
вается, замыкая накоротко вход транзистора VT2, который за-
крывается. То же происходит с транзистором VT1, источник пи-
тания отключается от нагрузки. Некоторое время, обусловленное
разрядом дросселя, напряжение на нагрузке будет увеличивать-
ся, после чего начнет падать. При заданном напряжении на на-
грузке, несколько большем минимально допустимого, стабили-
трон VD2 и транзистор VT3 закроются, транзисторы VT2 и VT1
вновь будут открыты. Далее процесс повторяется. В зависимости
от изменения входного напряжения и типа нагрузки время откры-
того’и закрытого состояний регулирующего транзистора VT1, сле-
довательно, и период повторения будут меняться.
Достоинствами стабилизатора с релейным управлением явля-
ются его относительно большое быстродействие и простота-схемы.
К основным недостаткам стабилизаторов релейного типа сле-
дует отнести наличие пульсаций выходного напряжения, обус-
ловленных порогами срабатывания релейного элемента, и неста-
бильность частоты повторения включения регулирующего элемен-
та. Эти два недостатка предопределяются принципом действия ста-'
билизатора данного типа.
Стабилизаторы с широтно-импульсным регулированием свобод-
ны от указанных недостатков. Частота переключений регулирующе-
го транзистора в процессе регулирования не изменяется и ста-
бильность ее определяется только качеством выполнения задаю-
щего генератора, поскольку принцип управления регулирующим
транзистором путем широтно-импульсной модуляции состоит в
преобразовании изменения входного напряжения в последова-
тельность переменных по длительности импульсов, следующих с
одинаковой частотой. Большое распространение получил стабили-
затор, структурная схема которого изображена на рис. 8.11.
Функции элементов РЭ, Ф, и источника опорного напряжения
(ИОН) ясны из подрисуночного текста. Генератор пилообразного
100
Рис. 8.11. Структурная схема ста-
билизатора с ШИМ:
РЭ — регулирующий элемент; Ф —
фильтр, СС —схема сравнения; G — за-
дающий генератор; ГПН — генератор
пилообразного напряжения, ИОН — ис-
точник опорного напряжения, У — уси-
литель сигнала ошибки
напряжения (ГПН) выдает на схему
сравнения (СС) последовательность
пилообразных импульсов, которые
получаются из прямоугольны-х им-
пульсов, генерируемых задающим
генератором G. На схему сравнения
с выхода усилителя У подается так-
же сигнал ошибки, который пропор-
ционален изменению выходного на-
пряжения. Таким образом, в схеме
сравнения .происходит суммирование
сигналов постоянного и пилообраз-
ного напряжений, в результате чего
получаются импульсные сигналы
различной длительности. Эти сигна-
лы при надобности усиливаются и
подаются на вход регулирующего
элемента.
Электрическая схема стабилизатора с ШИМ приведена на
рис. 8.12. Напряжение питания через составной транзистор VT3,
VT4 поступает на вход фильтра L2, С4, далее в нагрузку. Сигнал
обратной связи подается с делителя, образованного резисторами
R12, R13 и R14, на один из входов дифференциального усили-
теля VT6, который выполняет функции схемы сравнения. На дру-
гой вход усйлителя VT7 поступает пилообразное напряжение от
генератора ГПН, образованного транзисторами' VT8, VT9, диода-
ми VD9, VD10, конденсаторами С2, СЗ и резисторами R17,
R18...R22. Разностный сигнал в виде последовательности трапе-
цеидальных импульсов снимается с резистора R15, включенного
в коллекторную цепь транзистора VT6. Длительность импульсов
пропорциональна выходному напряжению. Далее трапецеидаль-
ные импульсы преобразуются в прямоугольные, которые управля-
ют работой транзисторов VT3, VT4. Опорное напряжение для
ГПН снимается со стабилитрона VD9. Для уменьшения всплесков
'Рис. 8.12. Принципиальная электрическая схема стабилизатора с ШИМ
101
коллекторного тока в схему введена цепь, содержащая дроссель
L1, диод VD4 и резистор R9.
По мере увеличения выпуска комплектующих изделий для соз-
дания высокочастотных импульсных стабилизаторов последние
будут широко внедряться в аппаратуру связи. Эти стабилизаторы
имеют существенные преимущества перед стабилизаторами не-
прерывного действия. Так, к.п.д. стабилизатора непрерывного
действия примерно в 1,5—2, а массогабаритные показатели в 3—4
раза ниже, чем у импульсных стабилизаторов. Другим важным
преимуществом импульсных стабилизаторов перед непрерывными
является способность их без применения преобразователя транс-
формировать напряжение источника питания. Например, если от
широко применяемого в связи источника с напряжением 60 В
питать аппаратуру, требующую напряжения 5 В, то к. п. д. ста-
билизатора непрерывного действия составило бы не более 10%,
в то, время как у импульсного стабилизатора к.п.д. составляет
примерно 75%.
К серьезным недостаткам импульсных стабилизаторов следует
отнести возникновение на входе и выходе помех, т. е. при исполь-
зовании таких стабилизаторов на первый план выдвигаются во-
просы их электромагнитной совместимости с аппаратурой связи.
Выше были рассмотрены схемы стабилизаторов, выходная
мощность которых ограничена возможностями регулирующего
транзистора. Для повышения мощности стабилизаторов в ряде
случаев применяют параллельное включение транзисторов. Это
приводит к желаемой цели, однако возникает необходимость уче-
та ряда требований, выполнение которых заметно ухудшает тех-
нические показатели импульсных стабилизаторов.
В связи с этим все большее применение в стабилизаторах на-
ходят усилители мощности, выполненные на базе мощных высоко-
частотных инверторов. При этом повышение мощности достигается
применением самостоятельных блоков усилителей с централизо-
ванным управлением. Управление усилителями мощности обычно
производится с помощью ШИМ, хотя в некоторых случаях приме- .
няется частотно-импульсная модуляция? Указанный способ увели-
чения мощности перспективен еще потому, что позволяет доволь-
но просто повысить надежность стабилизатора введением в схему
требуемого числа резервных блоков. Схемы таких стабилизаторов
рассмотрены в последующих главах.
8 5. СТАБИЛИЗАТОРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Стабилизатор постоянного тока предназначен для поддержа-
ния постоянной величины тока в нагрузке. Простейший стабилиза-
тор тока при изменении нагрузки (рис. 8.13,а) содержит источник
стабильного напряжения U, балластный резистор R и сопротивле-
ние нагрузки Rh- Условием стабилйзации тока в этой схеме явля-
ется Если резистор R заменить транзистором и ввести цепи
управления им в зависимости от тока в нагрузке, то получим тран-
102
VT1
зисторный стабилизатор то-
ка с последовательным вклю-
чением регулирующего эле-
мента (рис. 8.13,6). Транзи- U
-стор VT1 работает в актив-
ном режиме, сопротивление °*"
перехода эмиттер — коллек- '	°*
тор изменяется пропорцио-рис g 13 Простейшие стабилизаторы тока
-нально изменению тока на-
грузки путем изменения потенциала базы. Диапазон изменения на-
грузки такого стабилизатора определяется напряжением источника
и допустимыми пределами падения напряжения на стабилизаторе. •
Рассмотренный пример показывает, что стабилизатор тока можно
получить из стабилизатора напряжения, если последовательно с на-
грузкой включить датчик отклонения контролируемого тока. В
аппаратуре связи стабилизаторы тока широко применяются в
устройствах дистанционного питания автоматизированных усили-
тельных пунктов кабельных линий. Для создания таких устройств
требуются стабилизаторы на выходную мощность от десятков до
нескольких сотен ватт при изменении выходного напряжения от
десятков до нескольких тысяч вольт. Входное напряжение посто-
янного тока, как правило, не превышает 60 В. Следовательно, на-
ряду со стабилизацией тока устройство должно еще преобразовы-
вать напряжение источника в повышенное напряжение на нагруз-
ке. В большей степени указанным требованиям удовлетворяют
стабилизаторы с усилителями мощности, регулируемыми с помо-
щью ШИМ. В некоторых случаях хорошие результаты дает так-
же применение частотно-импульсной модуляции. Характерным
требованием к высоковольтным стабилизаторам тока является не-
обходимость разделения низковольтной и высоковольтной частей
устройства. Обычно такая развязка осуществляется в выходных
цепях модулятора, задающего генератора й высоковольтного вы-
прямителя.
Рассмотрим принцип действия стабилизатора тока с широтно-
импульсным магнитным модулятором (рис. 8.14). Постоянное на-
пряжение £/вх подается на вход
вспомогательный стабилизатор
напряжения U1 на вход задаю-
щего генератора G1, который
выдает на магнитный модуля-
тор U2 прямоугольные импуль-
сы. С модулятор’а U2 управля-
ющие импульсы поступают на
управляющий вход усилителя
мощности А1, к выходу которо-
го подключен выпрямитель U3.
Выпрямленный ток через
фильтр Z1 и датчик F1 посту-
пает в нагрузку. Снимаемый с
усилителя мощности Al и через
Рис. 8 14. Структурная схема стабили-
затора тока с ШИМ. на магнитном уси-
лителе
103
Рис. 8.15. Принципиальная электрическая схема стабилизатора тока с ШИМ на
магнитном усилителе
датчика тока F1 сигнал через усилитель А2 подается на вход по-
стоянного тока модулятора. Уменьшение величины сигнала датчи-
ка приводит к увеличению ширины управляющего имйульса и, на-
оборот, увеличение сигнала — к уменьшению ширины импульса.
Принципиальная схема стабилизатора приведена на рис. 8.15.
Регулирование ширины импульсов выходного напряжения усилителя мощ-
ности на транзисторах VT1, VT2 осуществляется модулятором ’U2 (см. рис. 8.14),
который выполнен на двух переключающих трансформаторах Т1 и Т2. Первич-
ные обмотки трансформаторов получают питание от задающего генератора
(G/). Диоды VDI и VD2 обеспечивают в соответствующий полупериод подклю-
чение, обмоток трансформатора. С выходных обмоток II сигнал управления по-
дается на базы транзисторов У?/, VT2. 'Длительность подаваемых импульсов
определяется током, протекающим в обмотке управления III. Этот ток зави-
сит от величины сигнала, снимаемого с мостового датчика тока (резисторы R7,
R8 и стабилитрон VD7). Резистором R8 устанавливается величина тока. Усиле-
ние сигнала ошибки осуществляется усилителем на транзисторах VT3 и VT4,
который нагружен на обмотки III трансформаторов Т1 и Т2. Двухполюсник
R6 и С4 предназначен для устранения возбуждения усилителя. С резистора R#
напряжение подается на демпфирующую обмотку IV. Диоды VD4, VD5 совме-
стно с R2 и С2 ограничивают импульсы напряжения на коллекторной обмотке
. трансформатора ТЗ усилителя мощности. Выпрямитель U3,' включенный на вы-
ход усилителя мощности А!, состоит из двух мостовых выпрямителей, соеди-
ненных по постоянному''току последовательно и получающих переменное на-
пряжение от разных обмоток.
Модулятор U2 работает следующим образом. В каждый полупериод напря-
жения генератора G1 (см. рис. 8.14) поочередно открываются диоды VD1 и
VD2. После включения диода VD1 в обмотку I трансформатора Т2 подается
напряжение, которое передается в обмотку II, и управляющий импульс откры-
104
вает транзистор VT1. Транзистор VT2 закрыт.-Магнитопровод трансформатора
11 в этот полупериод перемагничивается под действием тока, протекающего в
обмотке управления Ill. В следующий полупериод напряжения генератора от-
крывается диод VD2 и к обмотке I трансформатора Т1 прикладывается на-
пряжение, которое через обмотку II открывает транзистор VT2. Длительность
управляющего импульса зависит от того, до какого значения был размагничен
магнитопровод модулятора в предыдущий полупериод. В зависимости о*г этого
за определенное время происходит насыщение трансформатора Т1, напряжение
на обмотке II становится равным нулю и транзистор VT2 закрывается. Магни-
топровод трансформатора Т2 в этом полупериоде размагничивается под дейст-
вием тока, протекающего в обмотке управления III. В следующий полупериод
открывается диод VD1, диод VD2 запирается и процесс повторяется. Таким
образом, ширина импульса на выходе модулятора зависит от тока в обмотке
управления.
Практические схемы стабилизаторов тока содержат также ряд дополни-
тельных элементов, таких, как задающий генератор, устройства защиты на вхо-
де и выходе стабилизатора тока, устройства сигнализации, вспомогательные
стабилизаторы напряжения.
Рассмотренная выше схема отличается прежде всего надежностью благода-
ря применению магнитного модулятора.
8.6. КОМБИНИРОВАННЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ
Комбинированный стабилизатор представляет собой устройст-
во, в котором сочетаются лучшие свойства стабилизаторов раз-
личного типа. К таким устройствам можно отнести, например,
стабилизатор тока (рис. 8.16), обеспечивающий нестабильность
тока в нагрузке не хуже 0,2% и уровень помех выходного напря-
жения, близкий к —104 дБ, что характеризует лучшие схемы ком-
пенсационных стабилизаторов непрерывного действия. В то же
время к. п. д. устройства в рабочем режиме — не менее 0,7. В
схему стабилизатора входят: управляемый преобразователь, со-
держащий усилитель мощности УМ, выпрямитель, частотный мо-
дулятор ЧМ, промежуточный усилитель ПУ, источник питания
БП, а также линейный регулятор ЛР, устройство защиты и сигна-
лизации. В управляемом пре-
образователе постоянное -на-
пряжение источника питания
преобразуется в заданное по-
стоянное напряжение, которое
поступает на линейный регу-
лятор тока. Линейный регу-
лятор предназначен для ста-
билизации тока нагрузки, он
также формирует управляю-
щий 'сигнал, который посту-
пает в частотный модулятор
ИМ), регулирующий 'Выход-
ное напряжение преобразова-
Рис. 8.16. Структурная схема комбини-
рованного стабилизатора тока
105
теля. Линейный регулятор выполнен по компенсационной схе-
ме непрерывного действия с последовательным включением
регулирующего транзистора. Транзистор работает в режиме
постоянных потерь мощности, а возникающие изменения напря-
жения на нем служат сигналом управления для преобразователя.
Система непрерывного и импульсного регулирования работает
так, что падение напряжения на переходе эмиттер — коллектор
транзистора непрерывного стабилизатора поддерживается посто-
янным, а изменяется выходное напряжение преобразователя. Про-
исходит это следующим образом. При изменении тока нагрузки на-
пряжение на транзисторе линейного регулятора изменяется и сигнал
поступает на вход ЧМ. При увеличении напряжения сигнала ЧМ
уменьшает частоту следования импульсов, поступающих через
промежуточный усилитель ПУ в базы транзисторов двухтактного
усилителя мощности УМ. Среднее значение выпрямленного на-
пряжения на входе ЛР уменьшается так, что напряжение на ре-
гулирующем транзисторе принимает исходное значение. Частот-
ный модулятор имеет два независимых выхода, на которых им-
пульсы управления сдвинуты на 180°. Для преобразования сигна-
ла, снимаемого с ЛР, в переменную частоту применяется мульти-
вибратор, который генерирует последовательность импульсов уд-
военной частоты по отношению к управляющим импульсам.
Импульсы мультивибратора дифференцируются и разделяются на
два канала. Далее дифференцированные импульсы в каждом ка-
нале поступают на одновибраторы, которые выдают нормирован-
ные по длительности импульсы, после усиления в ПУ импульсы
поступают на базы транзисторов усилителя мощности. Верхнее
значение частоты повторения импульсов и их длительность связа-
ны между собой. В предельном случае длительность импульса
управления не может быть более 1/2 /ЧИЛ1. Необходимый диапа-
зон частот модулятора зависит от изменения нагрузки. Чем они
больше, тем более широкий диапазон частот потребуется.
Назначение источника питания БП\ питание цепей логических
элементов модулятора, создание высокостабильного опорного на-
пряжения для ЛР, питание цепей защиты и сигнализации. За-
щита по току срабатывает при превышении током заданного зна-
чения, сигнал на срабатывание снимается с линейного регулято-
ра. В устройстве предусмотрена также защита от превышения
допустимого значения напряжения на выходе выпрямителя пре-
образователя. Любой из сигналов защиты воздействует на триг-
гер, который через исполнительную цепь блокирует работу неста-
бильного мультивибратора модулятора. Устройство сигнализации
содержит триггер и’реле, которые включают сигнализацию при от-
сутствии управляющих импульсов на выходе ПУ.
106
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Основные параметры стабилизатора
2.	Понятие о стабилизаторе компенсационного типа.
3.	Принцип действия и достоинства импульсного стабилизатора.
4.	Достоинства комбинированных стабилизаторов.
Глава 9. ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА,
ПРИМЕНЯЕМЫЕ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ
связи
9 1. КЛАССИФИКАЦИЯ
ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
На предприятиях связи применяется широкая номенклатура вы-
прямительных устройств. По своему назначению выпрямители
можно условно подразделить на несколько групп. В одну группу
входят выпрямители, предназначенные для работы с буферными
батареями. Эти выпрямители рассчитаны также на заряд аккуму-
ляторных батарей до напряжения 2,3 ... 2,35 В на один элемент.
К другой группе относятся выпрямители, предназначенные для
заряда и содержания аккумуляторных батарей. Применяются так-
же так называемые зарядно-буферные выпрямители, которые обес-
печивают как питание аппаратуры связи, так и заряд батарей до
напряжений 2,6 .. 2,7 В на один элемент. Эти выпрямители рас-
считаны на малые мощности. Выпускаются выпрямители, которые
предназначены для питания нагрузки без аккумуляторных бата-
рей. Отдельную группу выпрямителей составляют электропита-
ющие выпрямительные установки и блоки выпрямителей, предна-
значенных в основном для электропитания сельских телефонных
станций.
Мощность выпрямителей выбирается из ря*да: 40; 16; 9; 4;
2 кВт и менее. Номинальные выходные напряжения соответству-
ют следующим значениям: 24; 60; 120 и 220 В. По специальным
требованиям выпускаются выпрямители на другие значения вы-
ходного напряжения, однако они находят лишь частное приме-
нение.
9 2 АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ
ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ВУК
Выпрямительные устройства ВУК выпускаются на мощности
40, 16, 9, 4 и 2 кВт. Все выпрямители рассчитаны на буферную
работу и заряд аккумуляторных батарей до напряжения 2,3 В на
107
один аккумулятор. Выпрямители мощностью 2 кВт могут заря-
жать аккумуляторы до 2,7 В.
Структурные схемы выпрямителей практически одинаковы, за
исключением ВУК на мощность 2 кВт. Последний отличается от
других схемой стабилизации напряжения. В основе ее лежат
дроссели насыщения без обратной связи, которые включаются на
входе сетевого трансформатора. ВУК на мощность 40 кВт имеет,
в отличие от других выпрямителей этого ряда, принудительное
воздушное охлаждение вентилей.
В состав выпрямителя (рис. 9.1) входят сетевой трансформа-
тор Т8, выпрямительный мост VD1... VD6, выполненный по схеме
Ларионова, двухзвенный сглаживающий фильтр L10L11C1C2C3.
Стабилизатор выходного напряжения или тока содержит дрос-
сель насыщения, имеющий обмотки L1 ... L9, электронное устрой-
ство управления (СТ), которое поддерживает требуемое значение
тока в обмотке управления L8 дросселя, вспомогательные выпря-
мители Ul, U5 и U6 и трансформаторы тока Т4 и Тб. В техни-
ческой документации на ВУК упомянутое выше электронное ус-
тройство управления получило название «электронный стабилиза-
тор», поэтому в дальнейшем тексте будем придерживаться этого
названия. В выпрямителе ВУК имеется много устройств, обес-
печивающих автоматические режимы работы одного или группы
выпрямителей, защиту и сигнализацию. К ним относятся транс-
форматоры тока Т1...ТЗ, устройства защиты У31...У34, ввода ре-
зерва .УВР, У ПР, равномерного распределения нагрузки УРРН,
вспомогательные выпрямители U2... U4.
После выбора режима работы выпрямителя включают рубиль-
ники QI, Q2 и пускают выпрямитель в работу. Схема запуска
У31 построена таким образом, что первоначально включается
контактор К2, который подключает к выпрямителю нагрузку, пос-
ле чего включается входной контактор К1. Выключение выпрями-
теля производится в обратном порядке. В выпрямителе предусмо-
трена также возможность дистанционного включения.
Стабилизация выходного напряжения или тока ВУК осущест-
вляется за счет изменения значений углов управления диодов
UD1... UD6. Угод, управления определяется в основном временем,
необходимым для насыщения индуктивности обмоток дросселя ра-
ботающей фазы выпрямителя. Время насыщения, а следователь-
но, и угол управления можно регулировать, меняя начальную ин-
дукцию дросселя, которая зависит от тока подмагничивания. Та-
ким образом, угол управления, т. е. момент включения диода, мо-
жет принимать требуемые значения за счет изменения тока под-
магничивания дросселя. Введение в дроссель насыщения обмотки
смещения L9 позволяет уменьшить необходимый для регулиров-
ки ток подмагничивания обмотки управления L8 и увеличить пре-
делы регулирования.
Полупроводниковый стабилизатор СТ предназначен для изме-
нения тока подмагничивания обмотки L5 в зависимости от выход-
ного напряжения или тока ВУК. Фактически электронный стаби-
108
I
Рис 9 1 Упрощенная принципиальная электрическая схема выпрямителя типа ВУК
I
i
лизатор СТ регулирует свой выходной ток в зависимости от вы-
ходного напряжения или тока ВУК. В качестве стабилизатора
применен трехкаскадный усилитель, который при увеличении по-
даваемого на его вход напряжения, снимаемого с резисторов R3,
R4 при стабилизации напряжения ВУК или с выпрямителя U3
при стабилизации выходного тока ВУК, на выходе будет умень-
шать величину тока подмагничивания и, наоборот, при уменьше-
нии входного сигнала будет увеличивать ток подмагничивания.
Уменьшение величины тока подмагничивания приведет к увели-
чению угла управления, т. е. приведет к более позднему включе-
нию диодов VD1... VD6 и, следовательно, к снижению выходно-
го напряжения или тока ВУК. Стабилизатор работает следующим
образом. Увеличение входного напряжения приведет к резкому
возрастанию тока через резисторы R3 и R4, т. е. увеличится на-
пряжение, подаваемое на эмиттер — базу составного транзистора
VT1 и VT2, и он откроется. Это приведет к уменьшению напряже-
ния между эмиттером и коллектором транзистора VT3 и к его
частичному закрытию. Закрытие транзистора VT3 приведет также
к увеличению сопротивления транзистора VT4 и уменьшению то-
ка подмагничивания обмотки L8 дросселя насыщения. При умень-
шении напряжения на входе стабилизатора транзисторы VT1 и VT2
первого каскада закрываются, а транзисторы второго VT3 и тре-
тьего VT4 открываются и в обмотку L8 поступает больший ток.
В некоторых режимах работы, например при малых нагрузках и
больших напряжениях питающей сети, в выпрямителях могут воз-
никнуть автоколебания с частотой 5... 10 Гц. Для устранения
этих колебаний в схему введена демпферная обмотка L7, напря-
жение с которой подается на транзистор VT1 стабилизатора в
противофазе с выходным напряжением ВУК-
Для защиты транзистора от переменной составляющей на-
пряжения, которая может появиться в обмотке подмагничивания
дросселя насыщения, включены диод VD10 и стабилитрон VD11.
Выходное напряжение выставляется с помощью потенциометра
R5, а выходной ток — потенциометром, установленным в выпря-
мителе V3. Потенциометр R2 предназначен для установки режима
работы цепи смещения, R1 — демпферной цепи.
В выпрямительном устройстве имеются две защиты от пере-
грузки по току — быстродействующая (У32) и замедленная
(УЗЗ), а также быстродействующая защита от перенапряжений на
выходе (У34). В схемах ВУК 67/140 и ВУК 67/260 введена еще
замедленная защита от перенапряжений.
Устройство защиты У32 содержит реле, которое получает сиг-
нал на срабатывание от выпрямителя U2. Выпрямитель питается-
от вторичной обмотки трансформатора тока Т7. Быстродействую-
щая защита срабатывает при увеличении тока свыше (220±5) %
от номинального значения.
В устройстве УЗЗ помимо реле имеется также транзисторный
усилитель, применение которого* позволяет повысить чувствитель-
ность реле и с помощью установленной на входе емкости полу-
110
чить требуемое замедление. Сигналом на срабатывание УЗЗ яв-
ляется повышение напряжения на выходе трансформаторов тока
Т1 и ТЗ, которое передается через выпрямители U3 и U4. Питание
устройства производится от выпрямителя U1. Устройство защиты
настраивается на срабатывание при превышении тока более чем
на (120+5) % от номинального значения с выдержкой времени
не менее 2 с. Выбранная величина выдержки времени позволяет
избежать случайных отклонений ВУК при работе его в режиме
ограничения выходного тока, так как в этом режиме могут про-
исходить кратковременные превышения тока более 120%- Ограни-
чение -выходного тока в режиме стабилизации выходного напряже-
ния осуществляется с помощью вспомогательного выпрямителя
U6, который питается от трансформатора тока Тб. Возрастание
тока выпрямителя приводит к увеличению тока, протекающего че-
рез стабилитрон VD8, диод VD7 и резисторы R3, R4. В резуль-
тате составной транзистор VT1, VT2, открывается, выходной
транзистор VT4 закрывается и уменьшается ток подмагничивания
обмотки L8. Выходное напряжение и ток ВУК снижаются. По-
рог ограничения тока составляет 105%. Поскольку дроссель насы-
щения имеет инерцию, то схема ограничения тока отрабатывает
возмущение за время 0,7... 1,0 с.
Быстродействующая защита У34 настраивается на срабатыва-
ние при отклонении выходного напряжения более (120+5) % от
номинального значения. Срабатывание У34 приводит к отпуска-
нию контактора К1 и выключению выпрямителя. Ранее упомина-
лось, что в ВУК 67/140 и ВУК 67/260 введена замедленная защи-
та от перенапряжения на выходе. Порог срабатывания этой за-
щиты выбирается на 3... 5% большим, чем напряжение, при ко-
тором ВУК должен перейти из режима стабилизации тока в ре-
жим стабилизации напряжения. Схемой ВУК предусмотрена воз-
можность автоматического включения резервного выпрямителя в
случае повреждения любого из параллельно работающих.
Резервный ВУК может также автоматически подключаться на
время заряда батареи и выключаться, когда рабочие выпрямители
переходят в режим стабилизации напряжения. Резервный выпря-
митель может подключаться только в случае возрастания нагруз-
ки на каждом ВУК до (90... 100)%. Для ввода резервного вы-
прямителя на выходе каждого ВУК включается устройство ввода
резерва — УВР, которое получает питание от шин нагрузки через
контакты реле автоматики данного ВУК и сигнальные контакты
предохранителей. При любом отключении данного ВУК срабаты-
вает реле в УВР, контактами которого создается цепь обхода по-
врежденного выпрямителя. Если до повреждения работало три
ВУК и повредился второй, то первый ВУК будет управлять рабо-
той третьего ВУК точно так же, «как до этого он управлял работой
второго ВУК. Если повредится первый ВУК, то ведущим станет
второй ВУК.
Схемой ВУК предусмотрена возможность подключения и от-
ключения выпрямителей в зависимости от их загрузки. Такой ре-
111
I	. *
)
жим работы встречается на автоматических телефонных станциях
с использованием электромеханических соединителей.
При достижении на работающем ВУК нагрузки 90... 100% с
помощью устройств равномерного ^распределения нагрузки
(УРРН) включается следующий ВУК, в результате чего нагруз-
ка равномерно распределяется между ними. В случае дальней-
шего увеличения нагрузки может включиться третий ВУК- Если
нагрузка на параллельно работающие ВУК начнет .снижаться и
достигнет на каждом выпрямителе 30...35%, то сначала отклю-
чится третий ВУК, а при дальнейшем снижении до указанного
выше значения — второй ВУК.
Кратко- подытожим возможности устройств управления. В вы-
прямителях ВУК с помощью этих устройств выполняются следу-
ющие функции:
стабилизация выходного напряжения с погрешностью ±2% и
тока 5 ... 10% от установленного значения;
включение выпрямителя в режиме стабилизации тока с после-
дующим переходом в режим стабилизации напряжения после вос-
становления напряжения сети переменного тока;
параллельная работа выпрямителей с напряжением 60 В, ко-
торые автоматически включаются в работу при увеличении на-
грузки (выпрямительные устройства на выходные напряжения 24.
и 220 В на параллельную работу включаются вручную);
отключение выпрямителей в последовательности, обратной
•включению при снижении нагрузки до 30 ... 35% на каждом вы-
прямителе;
подключение резервного выпрямителя в режиме стабилизации
тока для заряда и подзаряда батареи и отключение этого вы-
прямителя при достижении на батарее заданного напряжения;
включение резервного выпрямителя при повреждении любого
включенного в работу выпрямителя;
ограничение выходного тока выпрямителя при работе его в ре-
жиме стабилизации напряжения.
_ В схеме ВУК предусмотрена возможность использования уст-
ройств дистанционного включения и выключения и оптической сиг-
нализации.
Электрические параметры выпрямителей ВУК приведены в
табл. 9.1.
Выпрямители ВУК на выходные мощности 9; 16 и'40 кВт не
могут работать совместно с выпрямителями ВУ, поскольку дина-'
мические характеристики систем их управления резко отлича-
ются. Выпрямительные устройства ВУК мощностью 2 и 4 кВт мо-
гут работать с аналогичными -по мощности выпрямителями ВУ
после внесения некоторых изменений в схемы автоматики послед-
них.
Конструктивно ВУК выполнены в виде шкафов, высота которых составля-
ет 2250 мм и глубина — 700 мм (для ВУК на 16 и 40 кВт — 800 мм). Ширина
шкафов изменяется от 450 до 1110 мм в зависимости от мощности выпрями-
112
Таблица 9.1
Тшп выпрями- теля	Выходная мощность, кВт		Максимальное выпрямленное напряжение, В	Максимальный выпрямленный ток, А	К п. д.	Коэффициент мощности	Допустимые пре- делы изменения напряжения сети, %	Допустимые пре- делы изменения частоты сети, Гц	Режим работы
	условная	максима- льная							
ВУК 36/60	2	2,16	36	60	0,71	0,68			Зарядно- буферный
ВУК 90/25	2	2,25	90	25	0,75	0,7			
ВУК 170/13	2	2,21	170	13	0,77	0,68			
ВУК 320/7	2	2,24	320	7	0,77	0,7	85...105	48. .51	•
ВУК 36/130	4	4,68	36	130	0,72	0,7			Зарядно-
							♦		буферный
ВУК 67/70	4	4,69	67	70	0,77	0,68			Буферный
ВУК 140/35	4	4,9	140'	35	0,82	0,68			«
ВУК 320/14	4	4,48	320	14	0,82	0,72			Зарядно- буферный
ВУК 36/260 ВУК 67/140	.9	9,35	36	260	0,73	0,7	85...105	-	Зарядно- буферный
	9	9,38	67	140	0,8		90...105	48...51	Буферный
ВУК 140/66	9	9,24	140	66	0,82		90...105		«
ВУК 320/30	9	9,6	320	30	0,82		85Г..105		Зарядно- буферный
ВУК 67/260	16	17.4	67	26Q	'0,82	0,72	90...106	49...51	Буферный
ВУК 265/60	16	15,9	265	60	0,82	0.72	| 90...105	49...51	«
ВУК 67/600	40	40,2	67	600	0,82	0,7	90...105	49...51	« «
телей. ВУК на мощность 40 кВт располагается в двух шкафах. В одном шкафу
размещаются сетевой трансформатор, вентили, дроссели насыщения и вентиля-
тор~.для принудительного охлаждения-Во втором.шкафу — устройства управле-
ния, автоматики, сигнализации и фильтр.
На лицевой стороне ВУК, в верхней части, расположена панель измери-
тельных приборов с вольтметром и амперметром, которые для удобства на-
блюдения -за показаниями устанавливаются с некоторым наклоном, Ниже на-
ходятся ручка ремонтного разъединителя, соединители, два световых табло с
сигнальными лампами.
Сигнальные лампы загораются при включении ремонтного разъединителя и
контакторов К1 и К2. При отключении ВУК из-за перегорания предохранителей
загорается лампа на табло «Предохранитель». Лампа на световом табло «За-
щита» загорается при перегрузке ВУК или при возникновении перенапряжений
на выходе. Режим работы ВУК определяется положением тумблер аТ Верхнее поло-
жение его соответствует режиму стабилизации напряжения, среднее — режиму
стабилизации тока и нижнее—автоматическому переходу из режима стабили-
зации тока в режим стабилизации напряжения.
113
/
9.3.	АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ
ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ВУТ
Выпрямители ВУТ рассчитаны на выходные мощности 2; 4; 9;
16 и 40 кВт.
Силовая часть выпрямителя ВУТ (рис. 9.2) включает в себя
сетевой трансформатор 5, тиристорный мост 9, сглаживающий
фильтр 12, исполнительные устройства защиты и коммутации на
входе 1 и выходе 15 и устройство управления. Последнее состоит
из схемы сравнения 13, усилителя сигнала ошибки 14, фазосдвига-
ющих устройств 7 и 11, распределителя импульсов 10 и задающе-
го генератора 6. Питание устройства управления производится от
источника питания 3.
Трансформаторы блока питания 3 обеспечивают также синхро-
низацию работы задающего генератора 6 и распределителя им-
пульсов 10 с напряжением сети переменного тока. Задающий ге-
нератор 6 выдает последовательность коротких импульсов, име-
ющих фазовый сдвиг 60°. В состав ВУТ входят также устройства
защиты, сигнализации и автоматики 4 с собственным блоком пи-
тания 2.
Выпрямитель ВУТ работает следующим образом. Напряжение
сети переменного тока через входные устройства коммутации 1
поступают на вход блоков питания 2 и 3. В блоке питания 3
имеются два выпрямителя, один из которых питает стабилизиро-
ванным напряжением фазосдвигающие устройства 7 и 11, зада-
ющий генератор 6 и усилитель 14. Другой выпрямитель питает
нестабилизированным напряжением импульсные усилители, вхо-
дящие в состав фазосдвигающих устройств..
Фазосдвигающие устройства 7 и 11 предназначены для получе-
ния фазового сдвига импульсов относительно фазных напряжений
сети переменного тока в зависимости от величины постоянного
напряжения на выходе выпрямителя. Каждое устройство имеет
два входа. На один вход поступают импульсы от задающего ге-
нератора (ЗГ), а на другой — с выхода усилителя 14 сигнал .ошиб-
ки, пропорциональный изменению выходного напряжения ВУТ.
Рис. 9.2. Структурная схема выпрямителя типа ВУТ
114
Импульсы ЗГ обеспечивают запуск генератора пилообразного на-
пряжения, входящего в состав фазосдвигающего устройства. На-
клон пилообразного напряжения изменяется в зависимости от
величины выходного напряжения усилителя 14, причем он увели-
чивается с уменьшением напряжения усилителя. Пилообразное на-
пряжение сравнивается с постоянным опорным напряжением и
при их равенстве на выходе устройства появляется импульс, ме-
сто которого относительно фазы питающего напряжения опреде-
ляется временем заряда конденсатора генератора пилообразного
напряжения. Одно фазосдвигающее устройство производит сдвиг
фазы импульсов управления от минимального значения (12°) до
Максимального (50°). В состав фазосдвигающего устройства вхо-
дит импульсный усилитель, который усиливает полученный им-
пульс и передает его на вход второго фазосдвигающего устройст-
ва И и распределителя импульсов 10. Второе фазосдвигающее ус-
тройство аналогично первому и включено с ним последовательно.
Суммарный эффект фазового сдвига импульса от двух устройств
составляет 24° (минимальное значение) и 100° (максимальное
значение), что соответствует изменению угла регулирования
вентилями от 15,5 до 91,5°. Распределитель импульсов 10 предна-
значен для выдачи импульсов управления на включение тиристо-
ров выпрямительного моста 9. Схема распределителя построена
таким образом, что с нее выдаются управляющие импульсы толь-
ко на те тиристоры моста 9, на которых в данный момент имеется
наибольшее анодное напряжение. Синхронизация работы распре-
делителя импульсов с напряжением сети осуществляется с помо-
щью трансформаторов блока питания 3.
При увеличении выходного напряжения (или тока в режиме
его стабилизации) последнее сравнивается с опорным напряже-
нием в схеме сравнения 13 и сигнал на входе усилителя 14 увели-
чивается. Усилитель 14 выполняет две функции, а именно; усиле-
ние сигнала ошибки и его инвертирование. Увеличение сигнала
на входе усилителя приводит к уменьшению его выходного напря-
жения относительно заданного уровня. Таким образом, на вход
фазосдвигающего устройства подается меньшее напряжение, в
результате чего фазовый сдвиг, а следовательно, и угол управле-
ния увеличатся. Тиристоры моста 9 будут включаться с большей
задержкой относительно напряжения сети переменного тока и
среднее напряжение на выходе выпрямителя начнет уменьшаться,
стремясь вернуться к исходному значению.
При снижении выходного напряжения фазовый сдвиг стано-
вится меньше, угол управления также уменьшается и тиристоры
включатся раньше, что приведет к возрастанию выходного на-
пряжения выпрямителя.
Сглаживающий фильтр 12 имеет два последовательно вклю-
ченных LC-звена. Конденсаторы фильтра защищены предохрани-
телями.
Питание схем защиты, автоматики и сигнализации осуществ-
ляется от блока питания 2
115
Сигналы для работы защиты по 'току нагрузки снимаются с
вторичных обмоток трансформаторов тока 5, включенных в каж-
дую из трех фаз. С другой группы( трансформаторов тока снима-
ются сигналы для обеспечения работы автоматики, в частности
при параллельной работе нескольких ВУТ. Наряду с контактной
защитой, в ВУТ имеется также быстродействующая бесконтакт-
ная защита, которая в случае короткого замыкания или трех-
кратной перегрузки за время до 6 мс обрывает подачу импульсов
управления силовыми тиристорами, после чего ВУТ отключается.
Аварийное отключение ВУТ происходит также при появлении на
его выходе перенапряжений (115+5) % номинального значения,
при отсутствии напряжения и перегорании предохранителей. В
случае пропаданий напряжения сети ВУТ также отключается, а
при восстановлении он автоматически включается в работу.
Устройства световой сигнализации ВУТ срабатывают при от-
ключении ремонтного разъединителя, при включении магнитных
пускателей и аварийном отключении выпрямителя. Предусмот-
рена возможность передачи сигналов в общестанционную систему
сигнализации.
При параллельной работе нескольких ВУТ (до четырех при
пятом резервном) система автоматики позволяет равномерно де-
лить нагрузку между выпрямителями и включать резервный вы-
прямитель вместо любого поврежденного. Предусмотрено автома-
тическое включение резервного ВУТ для заряда аккумуляторной
батареи. Для выпрямителей с выходным напряжением 60 В име-
ется возможность автоматического отключения или включения в
работу при изменении нагрузки.
В режиме стабилизации напряжения ВУТ обеспечивает выход-
ное напряжение с отклонением до + 1°/о номинального значения
при одновременном изменении напряжения сети от 85.до 112,5%,
частоты на +5% номинального значения и тока нагрузки в соот-
ветствии с данными, приведенными в табл. 9.2. В' той же табли-
\ Т а б л и ц а 9.2	7
i Тип выпрямителя	Выходная мощность, кВт		Выпрямленное напря- жение, в			Выпрямленный ток, А		К.п.д.	t Коэффицв- ент мощ- ности
	условная	максима- льная	минима- льное	номина- льное	максима- льное	номина- льный :		минима- льный г		
ВУТ 31/60	2	1,86	-22	24	'З!	60	6	0,79	0,76
ВУТ 90/25	2	2,25	56	- 60	90	25	1,25	0,84	0,68
ВУТ 31/125	4	3,88	22	24	31	125	12,5	0,8	0,66
ВУТ 67/60	4	4,2	56	60	70	60	3,0	0,85	0,69
ВУТ 31/250	9	7,75	22	24	31	250	25	0,8	0,67
ВУТ 67/125	9	8,75	56	60	70	125	6,25	0,85	0,7
ВУТ 31/500	16	15,5	22	24	31	500	50	0,8	0,67
ВУТ 67/250	16	17,5	56	60	70	250	12,5	0,87	0,7
ВУТ 67/600	•	40	42,0	56	60	70	600	30	0,87	0,7
116
це приведены другие показатели, характеризующие выпрямители
ВУТ.
Следует отметить ряд показателей ВУТ. Так, при сбросах и
увеличениях тока нагрузки, равных 10% от установленного зна-
чения, выпрямленное напряжение ВУТ остается в пределах ±6%.
Действующие значения пульсации выпрямленного напряже-
ния при работе на активную нагрузку ВУТ с номинальным на-
пряжением 24 В не превышают 100 мВ в полосе частот до 300-Гц
и 10 мВ в полосе частот от 300 Гц и выше, а -для ВУТ с на-
пряжением 60 В — 250 мВ и 15 мВ соответственно. Кроме того,
для выпрямителей на выходное напряжение 60 В - нормируется
также псофометрическое значение пульсации напряжений,, кото-
рое составляет 2 мВ.
В режиме стабилизации тока ВУТ поддерживает выпрямлен-
ный ток с отклонением до 20% номинального значения, причем
первоначальная величина выставленного тока должна находиться
в пределах 30... 100% номинального значения. При заряде акку-
муляторных батарей допускается вручную повышать напряжение
. на выходе 60-вольтовых выпрямителей до 74 В и выпрямителей
24 В — до 36 В. В этих режимах работы выпрямленный ток мо-
жет снижаться до 50% номинального значения.
В выпрямителях ВУТ предусмотрена возможность заряда ак-
кумуляторных батарей при напряжении 2,3 ... 2,35 В на один эле-
мент с ограничением тока на уровне до 105% номинального зна-
чения. После некоторого заряда батареи, когда ток выпрямителя
не превышает номинального значения, выпрямитель автоматичес-
ки переходит в режим стабилизации напряжения на уровне
2,3... 2,35 В на один элемент. ВУТ автоматически переводится в
режим стабилизации напряжения 2,2В на один элемент при сни-
жении заряда до 5—8-краткого значения тока содержания. Коман-
ду на указанный переход подает специальное контрольное устрой-
ство УИТ, которое не входит в комплект ВУТ.
Выпрямительные устройства ВУТ могут работать совместно
с выпрямительными устройствами ВУК той же мощности, если об-
щее число выпрямителей не превышает четырех. До включения
выпрямителей ВУТ на совместную работу с выпрямителями ВУК
необходимо проделать ряд работ, включающих в себя изготовле-
ние отдельных изделий и наладку. Порядок проведения требуе-
мых мероприятий изложен в технической документации на ВУТ.
9.4.	ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ВУЛС
Автоматизированные выпрямители ВУЛС предназначаются
для безаккумуляторного питания аппаратуры связи. Выпускаются
три типа выпрямителей. Первый тип, имеющий обозначения без
каких-либо цифровых индексов, выполнен на базе выпрямитель-
ных устройств ВУ, второй и третий типы (ВУЛС-2 и ВУЛС-3) —
на базе выпрямительных устройств ВУК- Все выпрямительные
устройства имеют одинаковую структурную схему (рис. 9.3) и со-
117
I
Рис. 9.3. Структурная схема выпря- Рис 9 4 Схема ограничения пере-
мителя типа ВУЛС	напряжений на выходе ВУЛС-3
держат два одинаковых выпрямителя U1 и U2, охваченных обрат-
ной связью, работающих на общий LC-фильтр Z1. На вход каж-
дого выпрямителя подается напряжение от независимого источни-
ка. Источники должны иметь синхронную частоту. При наличии
напряжения на обойх вводах каждый выпрямитель работает с по-
ловинной нагрузкой. Распределение нагрузки между выпрямите-
лями осуществляется специальным устройством. В случае отклю-
чения напряжения на одном из вводов или повреждения любого
из выпрямителей вся нагрузка переводится на работающий выпря-
митель. На входе ВУЛС могут быть установлены устройства авто-
матического ввода резерва — АВР, которые автоматически отклю-
чают один из выпрямителей от кабеля, в котором нет напряжения
сети, и подключают его к исправному кабелю. В этом случае при
одном исправном вводе переменного тока нагрузка получает
питание от двух работающих выпрямителей.
Среднеквадратическиё (действующие) значения напряжения
пульсации в статическом режиме у выпрямителей ВУЛС 24/130-2
и ВУЛС 24/260-2 в диапазоне частот до 300 Гц составляет
250 мВ, в диапазоне 300...20000 Гц — 15 мВ. Выпрямители
ВУЛС 60/140-2 и ВУЛС 60/260-2 характеризуются псофометриче-
ским значением пульсации 5 мВ. Допустимые пределы изменения
частоты сети 48 ... 52 Гц, допускаемые пределы изменения напря-
жения 90... 105%, нестабильность выходного напряжения ±2%.
Другие электрические показатели выпрямительных устройств
ВУЛС-2 приведены в табл. 9.3.
Основными задачами устройств автоматики, защиты и сигна-
лизации являются: защита каждого выпрямителя от перегрузки
его по току и по перенапряжению, автоматическое отключение
любого выпрямителя при перегорании сигнальных предохраните-
лей, сигнализация о перегорании предохранителей, сигнализация
о срабатывании устройств защиты, автоматическое включение
выпрямителя при восстановлении напряжения сети после отклю-
чения, задержка отпускания входных контактов на 0,8 "с при
отключении одного из вводов внешней сети, удержание контактов
при уменьшении напряжения сети до 50% номинального значе-
ния и автоматическое отключение выпрямителя при повреждении
118
Таблица 9.3
Тип выпрямителя	Выпрямленное напря- жение, В		Выпрямленный ток, А		Номиналь- ная выход- ная мощ- ность, кВт	К.п д.	Коэффици- ент мощ- ности
	номи- наль- ное	выставляемые значения	макси- маль- ный	мини- маль- ный			
ВУЛС 24/130-2	г 24	23...26,4	130	26	3,1	0,7	0,6
	21,2	20,8...22	130	26	2,8	0,68	0,55
ВУЛС 24/260-2	24	23...26,4	260	52	6,3	0,71	0,60
	21,2	20,8...22	260	52	5,5	0,68	0,55
ВУЛС 60/140-2	60	59...64	140	14	8,4	0,82	0,62
ВУЛС 60/260-2	60	59 — 64	260	26	15,6	0,83	0,65
ВУЛС 220/14-2	208	203—214	14	2,8	2,9	0,75	0,62
одной из фаз напряжения сети переменного тока. Кроме того, эти
устройства позволяют ограничить выпрямленный ток на уровне
(105+10)% номинального и избирательно отключать один из
двух работающих выпрямителей, выходное напряжение которого
.превышает (115 + 5)% максимального значения.
Выпрямители ВУЛ, входящие в состав ВУЛС-2, созданы на
базе выпрямителей ВУК и имеют с ними одинаковые схемы сило-
' вой цепи и стабилизатора. В динамическом режиме работы
ВУЛС-2 имеют меньшие изменения выходного напряжения и
меньшее время выхода на статический режим по сравнению с вы-
прямительными устройствами ВУЛС. Улучшение динамических
характеристик ВУЛС-2 стало возможным благодаря применению
в системе регулирования дросселя насыщения с внутренней об-
ратной связью и оптимизации выходного сглаживающего фильтра.
Существенным недостатком выпрямительных устройств ВУЛС
и ВУЛС-2 является резкое возрастание выходного напряжения
до (150... 200)% номинального значения при коротких замыка-
ниях в нагрузке. Указанные перенапряжения могут представлять
опасность для питаемой аппаратуры связи, поэтому для их огра-
ничения была проведена модернизация устройств ВУЛС-2.
Модернизированная модель выпрямительного устройства
ВУЛС-2 получила наименование ВУЛС-3. В ней предусмотрена
(рис. 9.4) возможность разряда энергии дросселя фильтра при до-
стижении на нем заданной величины напряжения, в результате-
чего удалось ограничить верхний предел выходного напряжения
на уровне примерно 120% номинального значения. Схема огра-
ничения содержит тиристор VS1, диоды VD1 и VD2, импульсный
трансформатор Т1 и блок управления тиристором БУ. Если в на-
грузке происходит короткое замыкание, то при срабатывании пре-
дохранителя или автомата резко уменьшается ток, протекающий
через дроссели фильтра. Возникающая -при этом э. д. с самоин-
дукции изменяет полярность напряжения на дросселях L1 и L2,
вследствие чего через трансформатор Т1 по цепи VD1, VD2 и L2
пройдет ток и блок управления выдаст на управляющий элек-
119
трод тиристора сигнал для его включения. Учитывая, что на аноде
тиристора по отношению к катоду в это время будет положитель-
ный потенциал, тиристор VS1 откроется и зашунтирует дроссели
L1 и L2.
Таким образом, включение тиристора VS1 позволяет устра-
нить на выходе сглаживающего фильтра перенапряжения за счет
э д. с самоиндукции дросселей L1 и L2.
В остальном выпрямительные устройства ВУЛС-3 не отлича-
ются от устройства ВУЛС-2.
9.5.	ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
ДЛЯ ЗАРЯДА И СОДЕРЖАНИЯ
АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
Выпрямительное устройство ВУК 8/300 предназначено для за-
ряда двух или трех элементов аккумуляторных батарей и при-
меняется обычно в источниках электропитания с автоматической
коммутацией аккумуляторных батарей. Выпрямитель ВУК 8/300
обеспечивает на выходе выпрямленный ток до 300 А при макси-
мальной выходной мощности 2,4 кВт. Рабочие пределы уставки то-
ка составляют 60 ...300 А, причем обеспечивается его стабилиза-
ция с точностью ’Тб% ПРИ изменениях напряжения однофазной
сети переменного тока—15.. +5% номинального значения, час-
тоты 49... 51 Гц и выпрямленного напряжения 4 ... 8,7 В. В режи-
ме изменения выпрямленного напряжения 2... 10 В установлен-
ный выпрямленный ток-может уменьшаться на 20%. В выпрями-
тельном устройстве предусмотрена возможность двухступенчато-
го заряда батареи, когда с помощью реле зарядный ток, установ-
ленный в пределах 300... 150 А, автоматически уменьшается* до
150. .60 А.
В выпрямителе ВУК 8/300 предусмотрена защита от коротких
замыканий, к п. д. его в режиме максимального выходного на-
пряжения и тока не менее 0,61, а коэффициент мощности не ниже
0,6.
Выпрямитель содержания ВС 6/8 предназначен для подзаряда
кислотных аккумуляторных батарей.
Выпрямитель обеспечивает максимальные значения напряже-
ния до 8 В и тока до 8 А. Допускаемое отклонение стабилизиро-
ванного выпрямленного напряжения составляет ±2% при измене-
ниях тока нагрузки 0,4 ... 8 ^А, напряжения сети 187... 242 В и
частоты 49. 51 Гц. В выпрямителе применен стабилизатор ре-
лейного тока, установка выходного напряжения осуществляется с
помощью потенциометра и имеется схема ограничения выходного
тока до значения 9 А.
9	6. выпрямители для источников
ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ МАЛОЙ МОЩНОСТИ
Выпрямительные блоки ВБ 60/5-2, ВБ 60/10-2 и ВБ 60/15-2
обеспечивают на выходе максимальные токи 5; 10 и Г5 А. При
изменении тока нагрузки от 5 до 100% максимального значения,
частоты 49,5 до 50,5 Гц и напряжения сети от 176 до 242 В на вы-
ходе выпрямителей обеспечивается напряжение 58... 64 В. Если
частота питающей сети изменяется от 48 до 52 Гц и напряжение
от 165 до 242 В, то при тех же изменениях тока нагрузки выход-
ное напряжение лежит в пределах ‘54 ... 72 В.
' Стабилизация выходного напряжения выпрямителей осущест-
вляется с помощью феррорезонансных стабилизаторов. Для каж-
дого выпрямителя нормируется псофометрическое значение пуль-
сации, которое не превышает 0,005 В. К. п. д. выпрямителей со-
ставляет 0,6 ...0,65. Пара одноименных выпрямителей совместно
с блоками автоматики и заряда (БАЗ и БАЗ-2) и резервной акку-
муляторной батареей могут использоваться в качестве источника
электропитания сельских телефонных станций. В состав блоков
БАЗ и БАЗ-2 входят вольтодобавочный выпрямитель, который сов-
местно с резервным выпрямителем ВБ используется для заряда
аккумуляторной батареи, выпрямитель содержания, устройства ав-
томатики, коммутации, защиты и сигнализации. С выпрямителями
ВБ 60/5-2 и ВБ 60/10-2 применяется блок БАЗ, а с выпрямителем
ВБ 60/15-2—блок БАЗ-2. Предельное напряжение, получаемое
для зарядки батареи, 84 В.*
В установке электропитания обеспечивается .переключение на-
грузки с выпрямителей на аккумуляторную батарею с перерывом
до 0,5 с, переключение с батареи на выпрямители без коммутаци-
онного перерыва, включение резервного выпрямителя и вольто-
добавочного выпрямителя, переключение батареи из режима за-
ряда в режим содержания, а также сигнализация об уменьшении
выходного напряжения ниже 58 В.
Блоки ВБ 60/5-3, ВБ 60/10-3, ВБ/15-3 и БАЗ-З имеют то же
назначение, что и рассмотренные выше блоки с индексом «2». В
блоках с индексом «3» применены регулируемые тиристорные вы-
прямители, эти блоки обеспечивают безобрывную коммутацию на-
грузки при переходе с основного источника на резервный и об-
ратно. По сравнению с ранее выпускаемыми в новых блоках
уменьшены габариты и масса, унифицирована конструкция, по-
вышены к. п. д. и надежность, предусмотрена плавная регулиров-
ка выходного напряжения. Выпрямительные блоки содержат од-
нофазный мост, в котором применяются два диода и два тиристо-
ра. Схема управления включением тиристоров состоит из генера-
тора пилообразных импульсов (ГПН), усилителя сигнала обрат-
ной связи и формирователя импульсов. В блоках предусмотрены
устройства ограничения выходного тока и напряжения и введена
защита нагрузки от перенапряжений.
121
Таблица 9.4
Тип блока	Масса, кг
ВБ 60/5-3	63
ВБ 60/10-3	82
ВБ 60/15-3	92
БАЗ-3	38
батареи и перевод ее
В состав электропитающей установки
входят основной и резервный блоки выпря-
мителей и блок автоматики и защиты
БАЗ-З, который обеспечивает автоматиче-
ский ввод резервного выпрямителя, безоб-
рывное подключение к нагрузке аккумуля-
торной батареи в случае отключения основ-
ного выпрямителя, подключение резервного
выпрямителя для заряда аккумуляторной
в режим содержания, сигнализацию о состоя-
• нии выходного напряжения и предохранителей отдельных блоков.
Габаритные размеры каждого из блоков . составляют 600X
X360X455 мм. Данные о массе блоков приведены в табл. 9.'4.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	В чем заключается принципиальное различие схем стабилизации выпря-
мителей ВУК и ВУТ?
2.	Что позволило ограничить перенапряжения на выходе ВУЛС-3 и на
сколько по сравнению с ВУЛС-2?
3.	Основные особенности схем блоков ВБ с индексом «3» по сравнению с
блоками ВБ с индексом «2».
Глава 10/ УСТАНОВКИ БЕСПЕРЕБОЙНОГО
ПИТАНИЯ
10.1.	ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Под установкой бесперебойного питания (УБП) понимается со-
вокупность устройств и .источников электропитания, обеспечиваю-
щих бесперебойную подачу электроэнергии к аппаратуре как при
исправном состоянии сети питания или резервного источника дли-
тельного действия, например собственной электростанции пред-
приятия связи, так и при их отказе. В состав УБП входят преоб-
разователи электроэнергии, резервный источник электропитания
кратковременного действия и устройства, обеспечивающие взаи-
модействие элементов УБП между собой и установкой электропи-
тания предприятия связи.
В названии-УБП обычно отмечаются признаки, характеризую-
щие тип применяемых преобразователей и резервного источника.
Например, широко распространенная установка постоянного то-
ка с использованием выпрямителей и аккумуляторных батарей но-
сит название выпрямительно-аккумуляторной УБП или сокращен-
но УБП-BA. Уместно заметить: -в технической ^литературе часто
смешивают понятия установок бесперебойного и гарантированно-
го электропитания. Принципиальная разница между ними состо-
122
ит в том, что в установках гарантированного электропитания до-
пускается перерыв на время ввода в действие резервного источ-
ника, например автоматизированной дизельной электростанции,
в то время как к УБП .предъявляется требование о мгновенном,
бесперебойном вводе в действие резервного источника. Это важ-
нейшее требование существенно ограничивает круг пригодных к .
применению в УБП резервных источников и практически в насто-
ящее время имеется лишь один источник — аккумуляторная бата-
рея, который в полной мере отвечает требованиям УБП.
10.2.	ВЫПРЯМИТЕЛЬНО-АККУМУЛЯТОРНЫЕ
УСТАНОВКИ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ
ПОСТОЯННОГО ТОКА УБП-ВА
При работе выпрямителя VI (рис. 10.1) обеспечивается элек-
тропитание нагрузки Z и непрерывный подзаряд аккумуляторной
батареи GB1. При отключении переменного напряжения или пов-
реждении выпрямителя нагрузка бесперебойно получает питание
от аккумуляторной батареи, время разряда которой выбирается
исходя из условий эксплуатации, надежности электроснабжения,
оборудования и состава электроустановки предприятия связи.
Время разряда батареи должно быть достаточным для устранения
причины, вызвавшей отключение выпрямителя. После восстанов-
ления напряженйя на выходе выпрямителя питание нагрузки и
заряд батареи происходят одновременно. По мере заряда батареи
напряжение на нагрузке начинает повышаться и достигает макси-
мума к концу заряда батареи, после чего батарея будет переве-
дена в режим непрерывного подзаряда и напряжение на нагрузке
стабилизируется и будет определяться стабильностью напряжения
выпрямителя.
Если обозначить напряжения разряда, заряда и непрерывного
подзаряда через Up, U3 и t/n, то при п аккумуляторах в батарее
большую часть времени напряжение на нагрузке будет составлять
nUn при возможных максимальных изменениях n(V3—L/P)B. Для
кислотных аккумуляторов эти напряжения составляют: (7П= (2,2 ±
±0,05) В, U3—2,3 ... 2,35 В и С7Р= 1,75... 1,8 В. Таким образом,
для батареи с 30 аккумуляторами, предельные колебания напря-
Рис. 10.1. Структурная схе-
ма УБП-ВА
Простейшая установка УБП-ВА
должна содержать аккумулятор-
ную батарею и выпрямитель.
К1 К2
Рис. 10.2. Структурная схема
УБП с противоэлементами
123
жения на выходе установки могут достигать 18 В, что для но-
минального напряжения 60 В составит 30% Указанные колеба-
ния выходного напряжения являются единственным заметным не
достатком установки, ограничивающим область ее применения.
Выпускаемое оборудование позволяет достичь высоких технико-
* экономических показателей установки до сравнению с другими ви-
дами аналогичных установок, особенно в части надежности и ус-
тойчивости работы при питании современной аппаратуры
Введение в установку рис. 10 1 средств стабилизации выход-
ного напряжения приводит к некоторому ухудшению ее экономи-
ческих показателей и надежности На рис 10 2 приведена струк-
турная схема установки, в жоторой стабилизация выходного на-
пряжения осуществляется с помощью так называемых противо-
элементов, в качестве которых могут применяться полупроводни
ковые диоды VD1 и VD2 Число диодов в схеме зависит от тре-
бований к стабильности выходного напряжения, его значения и
параметров диодов В нормальном режиме нагрузка Z1 получает
питание от выпрямителя U1 и напряжение на ней составляет («X
Х2,2'—U]—В, где U\ и L/2—падения напряжения на диодах
VD1 и VD2 В случае отключения выпрямителя напряжение на
выходе установки начнет уменьшаться и устройство контро-
ля напряжения УКН будет выдавать (команды для шунти-
рования диодов В конце разряда батареи GB1 должны быть
шунтированы оба диода. При восстановлении напряжения на вы-
ходе выпрямителя начнется заряд аккумуляторной батареи, на-
пряжение на нагрузке будет возрастать, и при достижении им-за-
данного значения реле контроля напряжения размыкает сначала
один контакт затем другой (/(2). В конце заряда аккуму-
ляторной батареи напряжение на аппаратуре будет (/г-2,35—
— L/j—U2) В Следовательно, максимальное изменение выходного
напряжения установки будет (и-0,6——U2) В. Наприме,р, при
30 аккумуляторах и падении напряжения на каждом диоде 1,5 В
это изменение составит 15 В Изменение выходного напряжения в
схеме *рис 10.2 можно уменьшить, если вместо одного диода VD1
и VD2 ^включить последовательно два. При этом отклонение вы-
ходного напряжения составит 12 В Изменяя число групп и число
диодов в них, можно повышать точность поддержания напряже-
ния на нагрузке. Применение противоэлементов связано с поте-
рями, поэтому подобные схемы нашли применение для питания
• нагрузок, токи которых составляют десятки ампер
Широкое применение получили установки УБП-ВА, в которых
стабилизация выходного напряжения осуществляется автоматиче-
ским подключением или отключением групп аккумуляторов (рис.
10 3). В нормальном режиме работы автоматы Q1 и Q2 ((рис
10 3) замкнуты и нагрузка получает питание от выпрямителей
Ul . U3 и основных элементов GB1 и GB2 буферной батареи. Ес-
ли напряжение на выходе выпрямителей отсутствует, нагрузка
питается от основных элементов GB1 и GB2, напряжение которых
по мере разряда начинает уменьшаться
J24
Рис 10 3 Структурная схема УБП ВА с автокоммутацией батарей на выходное
напряжение 60 В
U1 U3 — буферные выпрямители U4 — резервный зарядный выпрямитель, U5 U6 — заряд
ные выпрямители GB1 GB2— группы основных элементов аккумуляторных батарей, GB3
GB4 — группы дополнительных элементов первой ступени GB5 GB6 — группы дополнитель
ных элементов второй ступени А1— устройство автоматической коммутации аккумулятор
ных батарей АКАБ
При' понижении напряжения до заданного уровня подключа-
ется первая ступень дополнительных элементов GB3 и GB4 раз-
мыканием контактов 1 и 2 и замыканием контактов 1 и 3 контак-
тора /С/.'На время переключения контактов питание нагрузки про-
изводится через диод VD2. После переключения контактов после-
довательно с основными подключается первая ступень дополни-
тельных элементов и напряжение на нагрузке скачком повышает-
ся примерно на 4 В В процессе дальнейшего разряда батареи на-
пряжение вновь будет уменьшаться и после достижения заданно-
го минимального значения произойдет подключение второй ступе-
ни дополнительных элементов. Процесс подключения второй сту-
пени дополнительных элементов полностью повторяет подключе-
ние первой ступени и в нем участвуют контактор К2 и диод VD3.
Разряд полностью подключенной аккумуляторной батареи будет
продолжаться до тех пор, пока выходное напряжение УБП не до-
стигнет заданного минимального значения. Бели до этого момен-
та напряжение на выходе выпрямителей не восстановится, то
лроизойдет отключение установки.
Практически до такого состояния аккумуляторная батарея не
доводится, (поскольку на предприятиях связи применяются резерв-
ные источники переменного тока. При (восстановлении работоспо-
собности выпрямителей батарея начинает заряжаться и напряже-
ние на ней растет. При достижении заданного напряжения уст-
ройство контроля напряжения выдает команду на отключение
второй ступени -дополнительных элементов, котррая дозаряжается
125
своим зарядным выпрямителем U6. Далее то же происходит с
первой ступенью дополнительных элементов, которая заряжается
выпрямителем U5. Основная группа заряжается до напряжения
2,3 ... 2,35 В на один аккумулятор, после чего батарея переводит-
ся в режим непрерывного подзаряда и выходное напряжение при-
нимает исходное значение. Верхний предел выходного напряже-
ния установки определяется напряжением заряда основной груп-
пы батареи, а нижний — принятым режимом разряда батареи с.
учетом падения напряжения в устройстве коммутации включая
падение на диоде. К положительным (качествам схемы с автома-
тической коммутацией аккумуляторов следует отнести ее высокий
к. п. д. и простоту схемных решений силовой части. К. in. д. этой
установки практически такой же, как у буферного выпрямителя.
Однако в связи с повышением требований к средствам элект- .
ропитания новой электронной аппаратуры стали заметны недо-
статки установок с АКАБ. К ним следует отнести:
ступенчатое изменение выходного напряжения, при котором
максимальные отклонения достигают 6 v. 7 В;
трудности резервирования устройства автоматической комму-
тации батареи;
отсутствие достаточно простой и гибкой системы формирова-
ния электропитания отдельных частей нагрузки с разными требо-
ваниями по электропитанию;
неполное использование емкости аккумуляторов батареи.
Для получения выходного напряжения 24 В применяется ус-
тановка с одной группой дополнительных элементов, которая со-
держит два последовательно включенных аккумулятора. Прин-
цип действия установки такой же, как у рассмотренной выше. На
практике могут встретиться и другие способы применения комму-
тирующих устройств, отличающиеся как способами подключения
аккумуляторной батареи к нагрузке, так и управлением коммути-
рующими устройствами.
Перспективны УБП, в которых стабилизация выходного на-
пряжения осуществляется полупроводниковыми стабилизаторами
напряжения. Установки этой категории могут быть разделены на
два вида. В первом "стабилизаторы работают только, при умень-
шении выходного напряжения ниже заданного предела, т. е. ра-
ботают в вольтодобавочном режиме, при котором напряжение на
нагрузке является суммой напряжений батареи и стабилизатора.
Такие стабилизаторы называются вольтодобавочными преобразо-
вателями. Во втором виде установок стабилизаторы поддержива-
ют напряжение на нагрузке .постоянным как при 'снижении на-
пряжения выпрямителя или батареи, так и при его увеличении.
Такие стабилизаторы включаются между нагрузкой, и общей точ-
кой подключения выпрямителя и батареи.
В установке бесперебойного электропитания с вольтодобавоч-
ным преобразователем |(ВДП) (рис. 10.4) в нормальном режиме
работы нагрузка получает питание от выпрямителя VI, к кото-
рому подключена аккумуляторная батарея, находящаяся в режи-
126
Рис. 10.4 Структурная схема УБП
с вольтодобавочным преобразова-
телем1
и/ — буферный выпрямитель; U2 — заряд-
чо-буферный выпрямитель, U3 — вольтодо-
ЙавочныЙ преобразователь (ВДП); GB1 —
еесекционнрованная аккумуляторная ба-
тарея, обходной диод VD1 может быть ис-
ключен
ме непрерывного подзаряда. При неработающем выпрямителе VI
источником питания 'Служит аккумуляторная батарея. На время
включения ВДП U3, которое приблизительно составляет 10 мс,
напряжение на нагрузке будет меньше напряжения батареи на
величину падения напряжения на диоде VD1. После включения в
работу ВДП формирует постоянное напряжение, равное разности
между заданным напряжением на нагрузке и напряжением на 'ба-
тарее. По мере разряда батареи напряжение на выходе ВДП рас-
тет. Когда появляется напряжение на выходе выпрямителя и на-
пряжение на батарее повышается до заданного значения, ВДП от-
ключается. Напряжение на нагрузке будет максимальным при
заряде аккумуляторной батареи и составит (2,3 ... 2,35)/г—AU, где
п — число последовательно соединенных аккумуляторов, А (7— па-
дение напряжения на диоде VD1 или на выпрямителе ВДП.
Основные характеристики ВДП для УБП на напряжение 60 В
следующие:
Номинальная выходная мощность, Вт .	.	.	.
Максимальный выходной ток, А....................
Минимальный выходной ток, А.....................
Пределы изменения выходного напряжения, В
Частота преобразования, кГц.....................
К-п. д. при максимальном выходном напряжении, %
Псофометрическое значение пульсации, мВ .	.	.
Габаритные размеры, мм ...	.	, .
Масса, кг .	..........................
1200
100
10
.	1 ... 12
20
65
2
. 568X612X476
70
Однотипные ВДП могут работать параллельно на общую на-
грузку, при этом число их не ограничивается. Это стало возмож-
ным благодаря введению в схему ВДП ограничителя, тока нагруз-
ки. Работая в составе УБП, вольтодобавочный преобразователь
после снижения входного напряжения до 51 В вносит в цепь на-
грузки падение напряжения не более 1,5 В, по истечении 6... 10 мс
напряжение на нагрузке поднимается до 56,3 В. Время выхода
ВДП на режим не превышает 35 мс. Выходное напряжение ре-
гулируется при помощи широтно-импульсной модуляции на час-
тоте преобразования 20 кГц. Сигналы, управляющие инвертором,
формируются устройством управления 5 (см. рис. 10.5). Напря-
жение, снимаемое с делителя, включенного параллельно нагрузке,
сравнивается с опорным напряжением. Сигнал ошибки суммиру-
ется с напряжением генератора пилообразного напряжения. В ре-
зультате формируются импульсы управления различной длитель-
ности. На. выходе устройства управления образуются две последо-
вательности широтно-модулированных' импульсов, причем одна
127
Рис. 10 5. Структурная схема вольтодобавочного преобразователя (ВДП):
/ — входной фильтр нижних частот (ФНЧ); 2— инвертор, выполненный по двухтактной схе-
ме со средней точкой; 3 — вспомогательный усилитель; 4 — выпрямитель; 5 — устройство
управления; 6 — датчик тока; 7 — ФНЧ
последовательность сдвинута относительно другой на 180°. Далее
эти импульсы усиливаются усилителем <3 и подаются на базы
транзисторов инвертора 2, выполненного по двухтактной схеме.
Датчик тока 6 выдает соответствующий сигнал при достижении
максимальной величины тока нагрузки, в результате чего ограни-
чивается ширина импульса управления. Двухполупериодный вы-
прямитель 4 преобразовывает последовательность двухполярных
импульсов в последовательность однополярных импульсов, .кото-
рые интегрируются выходным ФНЧ 7. Позиция 1 — входной ФНЧ.
Рассмотренная УБП (рис. 10.4) отличается от описанных вы-
ше более высокой стабильностью, отсутствием резких отклонений
выходного напряжения, в ней не используются электромеханиче-
ские ком<мутационные устройства, установка обладает высокой на-
дежностью и позволяет наращивать выходную мощность введени-
ем дополнительных блоков. Однако к. п. д. этой установки по
сравнению со схемой, изображенной на рис. 10.3, ниже из-за па-
дения напряжения на диоде или потерь в вольтодобавочном пре-
образователе.	"
На рис. 10.6 изображена схема установки бесперебойного пи-
тания с номинальным напряжением 60 В с постоянно работаю-
щим стабилизатором. В нормальном режиме питание нагрузки
производится от нестабилизированного выпрямителя U1 через
стабилизатор напряжения, контактор К2 замкнут. Аккумулятор-
ная батарея, отключенная от нагрузки тиристором VS1 и диодом
.VD1, находится в режиме содержания. При неисправном состоя-
нии выпрямителя U1 устройство управления включает тиристор и
батарея подключается к стабилизатору напряжения. Во избежа-
Рис. 10.6 Структурная схема
УБП с постоянно работающим
стабилизатором:
U1 — нестабнлнзированный выпрями
тель; U2 — выпрямитель заряда и со-
держания аккумуляторной батарев
GB/; К.1 — шунтирующий контактор,
К2 — контактор для подключения бата-
реи к нагрузке при понижении напря-
жения
128
ние потерь напряжения тиристор шунтируется контактором Л7.
Одновременно с этим отключается выпрямитель U2. По мере раз-
ряда батареи стабилизатор (поддерживает напряжение на нагруз-
ке с заданной точностью. При восстановлении напряжения внеш-
не'й сети напряжение на выходе выпрямителя U1 превысит за-
данное значение, тиристор VS1 и контактор А7 отключают бата-
рею, которая автоматически^ переходит в режим заряда от вы-
прямителя U2. В режиме з’аряда аккумуляторной батареи кон-
такты контактора К2 размыкаются, поэтому повышенное напря-
жение на нагрузку не попадает. Диод VD1 служит для подклю-
чения батареи к нагрузке в случае неисправности стабилизатора
или аварийном понижении напряжения при коротком замыкании
в нагрузке, что позволяет снизить требования к перегрузочной спо-
собности стабилизатора.
Описываемая УБП отличается высоким качеством выходного на-
пряжения как в статическом, так и в динамическом режимах рабо-
ты. Опыт разработки и создания транзисторных стабилизаторов на-
пряжения показывает, что схема обеспечивает статическую неста-
бильность не хуже ±2% в широком диапазоне изменения нагрузки
и питающего напряжения. Динамическая нестабильность схемы при
максимальных отклонениях параметров нагрузки в пределах номи-
нального значения определяется возможностями стабилизатора, ко-
торые оцениваются полным временем переходного процесса менее
100 мс и относительно небольшими кратковременными изменения-
ми выходного напряжения.
10.3.	УСТАНОВКИ БЕСПЕРЕБОЙНОГО
ПИТАНИЯ С ТРЕХМАШИННЫМИ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ
Установки с трехмашинными преобразователями УБП-ТМП
предназначены для бесперебойного электропитания аппаратуры
связи напряжением переменного тока.. В состав этих УБП входят
также опорная аккумуляторная батарея и стабилизатор напряже-
ния питающей сети. Трехмашинный преобразователь состоит из
асинхронного двигателя, двигателя постоянного тока и синхрон-
ного генератора, объединенных конструктивно на одном жестком
валу. Электродвигатели предназначены для приведения в дейст-
вие синхронного генератора, который питает нагрузку. В табл.
10.1 приводятся параметры УБП-ТМП с трехмашинными преобра-
зователями с выходной мощностью 24 и 50 кВт.
УБП-ТМП с выходной мощностью 24 кВт состоит из двух ра-
бочих и одного резервного преобразователей. Для управления
• ими служит оборудование, размещаемое на специальных панелях.
На панелях ПУ1 и ПУ2 (рис. 10.7) находится оборудование
управления рабочими преобразователями ПР1 и ПР2, в состав
каждого из которых входят'синхронный генератор, двигатель по-
стоянного тока и асинхронный двигатель. К этим панелям подво-
5—135	129
Таблица 10 1
Наименование параметра	Номинальное значение
Род тока питающей сети	Трехфазиый переменный
входное напряжение, В	380/220
Допускаемые отклонения напряжения, Частота, Гц	„	+10, — 15 (±10)
	50
Отклонение частоты, % Номинальное входное напряжение дви	±2 (±1,5)
гателя постоянного тока, В	2"20
Выходное напряжение УБП, В	3X400
Допускаемые отклонения выходного на	
пряжения, % Отклонение частоты выходного напря	±2
жения, % Кпд при работе	±4 (±2)
от сети переменного тока	0,8
от аккумуляторной батареи Напряжение питания цепей управления,	0,76 (0,65)
В	198 252 (21,6 26,4)
Примечание В скобках указаны значения, относящиеся только к установке мощно- стью 50 кВт	
дятся постоянное и переменное напряжения Напряжения от син-
хронных генераторов через панели ПУ1 и ПУ2 подаются на рас-
пределительную панель ПУЗ, на которую поступает также пере-
менное напряжение от стабилизатора СТС К выводам панели
ПУЗ подключается нагрузка. Панель ЛУрез представляет собой
распределительное устройство, предназначенное для подключе-
ния вручную резервного преобразователя ПРрез к узлу управле-
ния любого из за1ме1цаемых рабочих преобразователей Выпрями-
тель U 'служит для заряда аккумуляторной батареи GB.
В нормальном режиме работы механическая энергия передает-
ся синхронному генератору от асинхронного двигателя, машина
Рис 10 7 Структурная схема УБП-ТМП на 24 кВт
гзо
постоянного тока отключена и аккумуляторная батарея находит-
ся в режиме содержания Нагрузка получает питание от синхрон-
ного генератора, частота переменного напряжения определяется
частотой сети и «скольжением» электрических машин преобразо-
вателя Влияние последней причины зависит от загрузки (машины
и для данного типа не превышает 0,5 Гц
При отключении напряжения внешней сети или отклонении ее
'параметров сверхдопустимых значений подается команда для под-
ключения к аккумуляторной батарее двигателя постоянного тока,
после чего отключается асинхронный двигатель В переходном
режиме при номинальной нагрузке синхронного генератора часто-
та выходного напряжения снижается примерно на 3%, а его зна-
чение— на 2,5% Интервал от момента отключения внешней сети
до включения двигателя постоянного тока не превышает 60 мс.
Продолжительность работы преобразователя от аккумуляторной
батареи определяется запасом ее емкости и временем восстанов-
ления напряжения переменного тока.
При подаче напряжения внешней сети или при запуске собст-
венной электростанции преобразователь приводится в действие от
асинхронного двигателя, и двигатель постоянного тока отклю-
чается. При этом параметры выходного напряжения синхронного
генератора находятся в пределах нормы, указанной в табл. 10 1.
Процесс смены привода заканчивается подключением на заряд
аккумуляторной батареи
При неисправном состоянии преобразователя или при недо-
пустимых отклонениях параметров напряжения на выходе син-
хронного генератора автоматически подключается внешняя сеть
и нагрузка получает питание через стабилизатор напряжения СТС.
Возникающий при этом кратковременный перерыв в питании на-
грузки определяется временем срабатывания коммутационных
устройств' Резервный преобразователь подключается вручную без
перерыва в подаче питания вследствие синхронности его напряже-
ния с частотой внешней сети. Для синхронизации используется
привод постоянного тока, после чего преобразователь переводится
на привод переменного тока.
Профилактическая замена рабочего преобразователя на (ре-
зервный производится синхронным переводом нагрузки на внеш-
нюю сеть с последующим включением резервного преобразовате-
ля. Указанная замена преобразователя не вызывает перерывов в
питании нагрузки
УБП с выходной мощностью 50 кВт изготовляется в двух ис-
полнениях. с двумя рабочими и одним резервным преобразовате-
лями и с одним рабочим и одним резервным Управление преобра-
зователями и подключение нагрузки осуществляется с помощью
оборудования, размещаемого в шкафах.
Напряжение внешней сети подается на шкаф ШРС (рис 10.8)
и разветвляется на шкафы ШПТ и ШН, а также на выпрямители
содержания U1 и заряда U2 Напряжения от синхронных генерато-
ров поступают на шкафы Ill ПТ и ШРП и от них —на шкафы ШН,
5*	131
Рис 10 8 Структурная схема УБП-ТМП на 50 кВт:
шПТ — шкафы переменного тока, ШН— шкафы нагрузок, ШРП—шкафы резервного преоб-
разователя, LLIPC—шкаф резервной сети, СУ—станция управления, ПДУ — пульт дистан-
ционною управления, СТС — сетевой стабилизатор напряжения; GB — аккумуляторная бата-
рея, U1.-U2 — выпрямители
К шкафам ШН, каждый из которых имеет четыре однофазных и
два трехфазных выхода (50 и 100 А соответственно), подключа-
ются нагрузки, В этих шкафах производится также переключение
питания нагрузок на внешнюю сеть или на резервный преобразо-
ватель. Напряжение постоянного тока через шкаф ШРС поступа-
ет на станции управления СУ двигателями постоянного тока.
В УБП предусмотрены режимы повседневной.и повышенной
готовности. В первом из них нет разграничения между рабочим
или резервным преобразователями, т. е. каждый может выполнять
функции п рабочего, и резервного; во втором режиме два преоб-
разователя работают параллельно на одну нагрузку. Процессы
работы УБП на 24 и 50 кВт в режиме повседневной готовности в
основном одинаковы, но при отказе рабочего преобразователя в
работе УБП имеются отличия В УБП 50 кВт нагрузка автомати-
чески переводится на питание от внешней сети, подается команда
на запуск резервного преобразователя, который после разгона
синхронизируется с частотой сети .питания,- принимает на себя на-
грузку и переходит на привод переменного тока. Описанный про-
цесс полностью автоматизирован. Обратная замена преобразова-
телен выполняется обслуживающим персоналом.
В режиме повышенной готовности оба преобразователя рабо-
тают на общую нагрузку, ’причем каждый .из них загружен лишь
наполовину потребляемой мощности. При повреждении любого из
преобразователей нагрузка питается от исправного, а неисправ-
ный преобразователь отключается и останавливается. Из режима
повышенной готовности в режим повседневной готовности УБП -
переводится вручную.
При сменах привода и резких изменениях нагрузки качество
напряжения питания УБП на 50 кВт характеризуется следующи-
ми показателями. В случае работы преобразователя на приводе
переменного тока и резком увеличении нагрузки на 50% номи-
132
нального тока преобразователя, уже нагруженного на 50% но-
минальной мощности, время 'переходного процесса не превыша-
ет 1 с, отклонения от установленных значений напряжения -состав-
ляют ±10% и частоты ±1%. С другой стороны, резкое увеличе-
ние или снижение на величину полной мощности нагрузки может
вызвать изменения напряжения до ±20% и частоты до ±2%.
При работе на приводе постоянного тока и указанных выше из-
менениях нагрузки -колебания напряжения могут достигать ±10%
и ±20%, а частоты ±3% и ±4%. Смена привода от переменного
тока на привод от постоянного тока и обратно при номинальной
нагрузке может привести к 'кратковременному изменению напря-
жения на ±10% и частоты на ±4%.
Недостатками рассмотренных установок УБП-ТМП является
то, что они требуют значительных трудозатрат по обслуживанию
электромашинных преобразователей и устройств управления, а
также невысокая по сравнению с полупроводниковыми преобра-
зователями надежность из-за наличия вращающихся элементов
конструкции и прижимных электрических контактов. Кроме того,
работа электромашинных преобразователей сопровождается шу-
мом, вследствие чего указанные агрегаты, как правило, выносятся
в отдельные помещения.
10.4.	УСТАНОВКИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
С ИНВЕРТОРАМИ УБП-ВИ
Применение в УБП-ВИ полупроводниковых выпрямителей и
инверторов позволило значительно улучшить технико-экономиче-
ские показатели УБП переменного тока. Один из вариантов уста-
новки (рис. 10.9,а) состоит из выпрямителя U1, инвертора U2 и
аккумуляторной батареи GB1. В нормальном режиме питание ин-
вертора • осуществляется от выпрямителя. Аккумуляторная бата-
рея может быть либо отключена и находиться в режиме «содер-
жания», либо быть в режиме непрерывного подзаряда от выпрями-
теля U1. При отсутствии напряжения внешней сети переменного
тока инвертор питается от аккумуляторной батареи до тех пор,
пока не восстановится работа выпрямителя или не* будет исчер-
пан запас емкости аккумуляторной батареи. После восстановле-
Рис. 10 9. Структурная схема установки УБП-ВИ (а) и выпрямителя ТППС,
входящего в состав УБП-ВИ (б), принципиальная электрическая схема ключа
выпрямителя (а)
133
ния работы выпрямителя питание инвертора вновь осуществляется
от выпрямителя, и аккумуляторная батарея ставится на заряд.
В рассмотренном варианте установки /могут быть применены
выпускаемые промышленностью унифицированные выпрямители,
инверторы и полупроводниковые /коммутационные устройства. Вы-
прямители серии ТППС служат для питания инвертора и безобрыв-
ного подключения аккумуляторной батареи. В состав выпрямитель-
ного устройства (рис. '10.9,6) входят нестабилизированный выпря-
митель U1, выполненный по схеме Ларионова, ключ Q1 для под-
ключения аккумуляторной батареи и устройство контроля напря-
жения сети и управления работой ключа Q1. Ключ (рис. '10.9,в) со-
держит диод VD1, тиристор VS1 и контактор К. При снижении на-
пряжения сети переменного тока на 15... 20% устройство управле-
ниями контроля подает сигнал на включение тиристоа VS1 и кон-
тактора К. Обратное переключение осуществляется при восстанов-
лении напряжения сети с выдержкой времени для исключения вли-
яния переходных процессов в сети питания на режим работы вы-
прямителя. Основные параметры выпрямителей ТППС-80,
ТППС-160 и ТППС-320 приведены в табл. 10.2.
В установке для заряда и содержания аккумуляторной батареи
понадобятся дополнительные выпрямители ии устройства автома-
та б ли ц а 10.2
Наименование параметра	Значения параметра
Напряжение сети, В Допускаемые отклонения напряжения сети переменного тока, В Частота, Гц Допускаемые отклонения частоты, Гц Напряжение аккумуляторной батареи, В Предельные отклонения напряжения, В Потребляемая от сети мощность, кВт Коэффициент мощности Пульсация выходного напряжения, % Выходное напряжение, В Предельные отклонения выходного на- пряжения, В Максимальный выходной ток, А	380 304...437 50 46,5...51,5 220 200...280 19,5(ТППС-80) 39 (ТППС-160) 78 (ТППС-320) 0,9 10 250 200...315 80(ТППС-80) 160 (ТППС-160) 320(ТПСС-320)
Напряжение на входе выпрямителя, при котором обеспечивается подключение ба- тареи, В Напряжение на входе выпрямителя, при котором обеспечивается отключение ба- тареи, В К.п.д., не менее Число шкафов	304...323 342.. 361 0,9 1(ТППС-80) 1 (ТППС-160) 2 (ТППС-320)
Масса,, кг, не менее	380(ТППС-80) 600(ТППС-160) 1000 (ТППС-320)
134
тического (включения и отключения их. Недостатком выпрямитель-
ных устройств юерии ТНПС 'является отсутствие контроля напря-
жения на их выходе, что требует дополнительных средств контроля
и запуска .устройства подключения аккумуляторной батареи.
Инверторы унифицированной серии ТИС выполнены по схеме
трехфазного параллельного инвертора. Система управления и ав-
томатического регулирования обеспечивает стабильность частоты,
фазы и выходного напряжения, возможность параллельной работы
нескольких инверторов на общую нагрузку и синхронизацию их
внешним источником. Инверторы снабжены устройствами сигнали-
зации, дистанционного управления и (контрольными приборами. Вы-
ходной трансформатор позволяет изолировать нагрузку от напря-
жения сети постоянного тока. Основные параметры инверторов
ТПС приведены в табл. 10.3.
Для автоматического отключения нагрузки при недопустимых
отклонениях напряжения или тока в УБП можно применить отклю-
чающее устройство типа ТКИ. Оно содержит трехфазный тирис-
торный ключ Q/, схему контроля напряжения и тока нагрузки, уст-
ройство управления тиристорным ключом и вспомогательный вы-
прямитель U1, предназначенный для заряда конденсаторов, вклю-
Таблица 10.3
Параметр	•	Номинальное значение
Напряжение на входе, В Предельные отклонения входного напряже-	250
ния, В Выходное напряжение, В Отклонения выходного напряжения, не бо-	200...315
	400/230
лее, % Пределы уставки выходного напряжения, В Коэффициент искажения формы кривой	2
	±20
выходного напряжения, не более, %	5
Частота выходного напряжения, Гц	50
Отклонения частоты, не более, %	1
Мощность, кВ-А	16(ТПС-16); 31,5(ТПС-31,5); 63(ТПС-63)
Число фаз	3
К.п.д., не менее Колебания выходного линейного напряже- ния при резких изменениях нагрузки от номинальной до холостого хода и напря- жения на входе в пределах 200...280 В, не	0,85
более, % Длительность переходного процесса, не бо-	±25
лее, мс Допустимая асимметрия нагрузки по фа-	200
зам, % Число шкафов	30
	2; 4(ТПС-63)
Масса, кг	1050(ТПС-16); 1535(ТПС-31,5): ЗООО(ТПС-бЗ)
135
Рис. 10.10. Структурная схема ТКИ (а) и •принципиальная электрическая схе-
ма фазы тиристорного ключа (б)

ченных в каждую фазу ключа (рис. 10.10,о). Устройством управ-
ления через каждый полупериод открываются тиристоры VS1 и
KS3 (|рис. 10.10,6) и 'переменный ток поступает в нагрузку. Как
только отклонения напряжения на нагрузке выйдут за пределы
±25% 'Или ток нагрузки превысит в 1,7... 2 раза номинальное зна-
чение, устройство управления включает тиристор VS2, конденсатор
С1 разряжается через один из тиристоров VS1 пли VS3, после чего
открытый тиристор закрывается. Одновременно с этим устройство
управления блокирует подачу управляющих импульсов. В ТКИ
предусмотрена выдержка времени до 1 с, если выходное напряже-
ние выходит за пределы +10% и —15%, но не достигает ±25%
номинального значения. Устройства ТКИ рассчитаны на токи 50 А
и 100 А. Потери мощности в ТКИ не превышают 5%, а время от-
ключения нагрузки — 1 мс.
Для автоматического переключения нагрузки от неисправного
источника переменного тока на резервный можно использовать уст*
Нагрузка,
а &
/7о
W
VS3
VS1.., VSC
Устройство управления
VS1Z
VS7...Y3/Z
t ря 1 гиу сета
( 1х/|| СТ---
резервная
Рис. 10.11. Структурная схема ТКЕ
V51
FUf
Л O'CT
основная.
FU3
Со
VS5


136
ройство ТКЕ (рис. 10.11). Устройство содержит электрические клю-
чи, образованные парами тиристоров, включенных встречно-парал-
лельно. В состав (ключа входят также устройства управления по
току и напряжению. В нормальных условиях питание нагрузки
производится от основного источника через пары VS1-VS2, VS3-
VS4, VS5-VS6. При отклонении напряжения основного источника
за установленные пределы, контролируемые датчиками BU1... BU3,
устройство управления прерывает .подачу импульсов управления на
тиристоры ключей основного источника, и в (момент прохождения
мгновенного значения тока через нуль тиристоры запираются. Уст-
ройство управления начинает выдавать импульсы управления на
ключи VS7... VS12, подключающие нагрузку к резервному источни-
ку. При срабатывании ТКЕ время пропадания напряжения на на-
грузке не превышает: по трем фазам — 3 мс, по одной фазе — 10 мс.
В ТКЕ предусмотрена выдержка времени на срабатывание до 1 с,
если отклонения контролируемого напряжения лежат в пределах
+ 10%, —15% ... ±25% номинального значения. Потери мощности
в устройстве ТКЕ не превышают 3%. ТКЕ рассчитаны на ток на-
грузки 50 и 100 А.
В УБП-ВИ можно применить однофазный инвертор с питанием
от постоянного напряжения 60 В типа ОИТС-60/220/16, рассчитан-
ный на .выходную мощность 3,5 кВ-А. Инвертор выполнен по мос-
товой схеме с шунтирующими диодами. На выходе схемы инверти-
рования образуется последовательность двухполярных прямоуголь-
ных импульсов, из которых с помощью феррорезонансного стаби-
лизатора и резонансного фильтра получается стабилизированное
синусоидальное однофазное напряжение 220 В±2%. Коэффициент
искажения формы кривой этого напряжения не более '10%.
Схема управления инверторам поддерживает частоту выходного
напряжения в пределах 50 Гц ±2%. На предприятиях [связи инвер-
торные установки ОИТС-60/220/16 обычно применяются в комплек-
те с выпрямительными устройствами ВУК и кислотными аккумуля-
торными батареями.	*
10.5.	АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ
ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ УСТАНОВКИ
С ИНЕРЦИОННЫМИ МАХОВИКАМИ
Эти установки применяются для питания аппаратуры радиоре-
лейных станций, работающих без постоянного присутствия обслу-
живающего персонала. Основу установки составляют электрома-
шинные устройства и автоматизированные дизель-генераторные
электростанции. Электромашинное устройство состоит из двигате-
ля и генератора, смонтированных на одном валу с инерционными
маховиками. Установка приводится в действие двигателем пере-
менного тока. Маховик обеспечивает вращение генератора на вре-
мя запуска автоматизированной электростанции, предельное зна-
чение которого равно 30 с. Комплектация установки электрома-
137
шинными устройствами и дизельными электростанциями опреде-
ляется требованиями питаемой .аппаратуры и условиями электро-
снабжения.	।
В электр ом а ши нн ом устройстве АГПМ-7,5 на одном жестком
валу с двигателем и генератором смонтированы два инерционных
маховика iB комплект устройства входит шкаф ЩАГПМ 7,5, ко-
торый обеспечивает выполнение следующих операций пуск и ос-
тановку устройства, включая аварийную остановку из-за неис-
правностей и отклонения выходного напряжения сверхзаданных
пределов, необходимые переключения при отключении и восста-
новлении входного напряжения переменного тока, автоматический
запуск и остановку резервного устройства, подключение нагрузок,
стабилизацию и контроль выходного напряжения, защиту устрой-
ства от перегрузок в нагрузке и сигнализацию состояния устрой-
ства. Выходное напряжение устройства АГПМ-7,5 3X400 В и
мощность 7,5 кВт Номинальная частота гарантированного пере-
менного тока составляет 49,6 Гц. iB случае работы устройства за
счет запасенной маховиком энергии через 2 3 с допускается сни-
жение частоты выходного напряжения до 42,5 Гц Нестабильность
питающего напряжения при указанных выше пределах изменения
частоты не хуже ±2,6% В номинальном режиме работы^устрой-
ство имеет к п.д не хуже 0,65.
Устройство АГМ-20-1 имеет один маховик, расположенный
между синхронным генератором и асинхронным двигателем и со-
единенный с ними с помощью муфт. В комплект входит щит уп-
равления ЩАГМ-20М. Последний обеспечивает выполнение сле-
дующих операций.
пуск, подключение нагрузки и остановку агрегата, включая
аварийную остановку из-за его неисправности,
при включении сети автоматический вывод агрегата на но-
минальное число оборотов после работы его за счет энергии махо-
вика,
контроль режима работы, включая контроль напряжения и то-
ка нагрузки,
регулирование выходного напряжения,
сигнализацию о состоянии устройства,
выдачу сигнала на запуск резервного устройства при повреж-
дении основного
Устройство вырабатывает гарантированное трехфазное напря-
жение 3X400 В мощностью до 20 кВт
Точность поддержания выходного напряжения при плавном
изменении нагрузки не хуже ±2% номинального значения Запас
кинетической энергии маховика обеспечивает отдачу генератором
полной номинальной мощности в течение 20 с, при этом частота
выдаваемого напряжения снижается до 43,6 Гц В номинальном
режиме работы частота выходного напряжения составляет 48,3 Гц.
Количество автоматизированных по третьей степени дизель-гене-
раторных электростанций может достигать трех. В комплект АГМ
138
может входить также сетевой стабилизатор напряжения, обеспе-
чивающий создание обходной цепи для питания нагрузки непо-
средственно от сети.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1	. Какая принципиальная разница между установками бесперебойного и га-
рантированного питания?
2	Какие преимущества имеет схема с вольтодобавочными преобразовате-
лями по сравнению с АКАБ?
3	Сравните основные показатели УБП-ВИ и УБП-ТМП
4	Особенности установок с инерционными маховиками
Глава 11. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ
ПРОВОДНОЙ СВЯЗИ
11 1 КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИЕМНИКОВ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
И ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПОДСТАНЦИИ
В зависимости от требований по надежности электроснабжения
потребителя электроэнергии (электроприемники) предприятий
связи подразделяются на три категории. Из состава электропри-
емников первой категории выделяется особая группа потребите-
лей, предъявляющих повышенные требования к надежности элек-
троснабжения. К этой группе относятся: междугородные телефон-
ные станции, телеграфные станции и узлы, сетевые узлы и узлы ав-
томатической коммутации, обслуживаемые усилительные пункты
кабельных магистралей, районные узлы связи (РУС) промышлен-
ных районов, объединенные телефонно-телеграфные станции, го-
родские телефонные станции емкостью более 3000 номеров.
К первой категории относятся центральные усилительные стан-
ции (ЦУС) радиотрансляционных узлов, городские АТС, емкостью
от 500 до 3000 номеров, сельские АТС, РУС сельскохозяйственных
районов, а к второй категории — опорные и усилительные под-
станции, блок-станции и станции радиотрансляционных узлов и
подстанции городских телефонных сетей. Все остальные потреби-
тели относятся к третьей категории.
Трансформаторные подстанции предназначаются для обеспе-
чения электроснабжения от энергетических сетей общего пользо-
вания. Функции подстанции следующие: прием высокого напря-
жения, подводимого с помощью линий электропередачи, преобра-
зование его в низкое напряжение 380/220 В, защита оборудования
подстанции и распределение электроэнергии. Как правило, на
предприятиях связи применяются подстанции закрытого типа, ко-
139
торые могут встраиваться в основное здание или располагаться
в отдельном строении. Для подстанций применяется типовое обо-
рудование, выпускаемое промышленностью. К этому оборудова-
нию относятся понижающие трансформаторы, высоковольтные вы-
ключатели, разъединители, высоковольтные .предохранители, из-
мерительные трансформаторы, разрядники для защиты воздуш-
ных вводов, аппараты и приборы низкого напряжения.
Высоковольтные выключатели применяются .для включения и
отключения высоковольтных цепей. Выключатели могут сраба-
тывать автоматически и имеют ручной привод. Для напряжений
6... 10 кВ .наибольшее распространение получили масляные вы-
ключатели, у которых размыкаемые контакты помещены в транс-
форматорное масло. Сочетание выбора момента размыкания кон-
тактов при переходе (мгновенного значения тока через нуль и по-
мещение контактов в масло позволяет разрывать высоковольтную
цепь при, больших токах нагрузки. На практике применяются раз-
личные конструкции масляных выключателей, которые выбирают-
ся при конкретном проектировании.
Разъединители представляют собой рубильники, омонтирован-
ные на'высоковольтных изоляторах.
Разъединители служат для обесточивания цепи при проведении
работ на электрооборудовании. Пользоваться разъединителями
- можно только при снятой нагрузке.
Высоковольтные предохранители предназначаются для защи-
ты от коротких замыканий и перегрузок силовых цепей. Предо-
хранители делаются закрытого типа с наполнением, чтобы при его
К потребителям К потребителям
Рис 11 1 Упрощенная принципиаль-
ная электрическая схема понижаю-
щей подстанции
сгорании ограничить распыл ме-
талла.
Понижающие силовые транс-
форматоры предназначаются для
понижения напряжения. Как пра-
вило, схема вторичной обмотки
трансформатора выполнена в ви-
де звезды с выводом нулевой точ-
ки. Конструктивное исполнение
понижающих трансформаторов
может быть различным.
Измерительные трансформато-
ры выполняют функции преобра-
зования напряжения переменного
тока и разделения высоковольт-
ных и низковольтных цепей. Пер-
вичные обмотки трансформато-
ров выполняются в высоковольт-
ном исполнении, а вторичные — в
низковольтном. Для обеспечения
безопасности вторичные обмотки
измерительных трансформаторов
заземляются.
140
Пример схемы организации понижающей подстанции для по-
требителей особой группы первой категории показан на рис. 11.1.
К подстанции подводятся две высоковольтные линии, которые че-
рез разъединители Q2 и Q8 поступают на шины 10 кВ. Шины меж-
ду собой соединяются радъедикителями Q6, Q7 Через разъедини-
тели Q3 и Q9 и предохранители Fl, F2 к шинам подсоединяются
понижающие трансформаторы Tl, Т2. Вторичные обмотки транс-
форматоров через автоматические (масляные выключатели Q4,
Q10 подключаются к шинам низкого напряжения. Разъединители
QI, Q12 служат для заземления шин при ремонтных работах. Схе-
ма электроснабжения потребителей особой группы первой катего-
рии для ОУП рассмотрена в гл. 13.
Оборудование подстанций располагается обычно в отдельных
камерах, изготавливаемых в заводских условиях. Корпуса камер
выполняются ив листовой стали. Внутри камеры на заводе разме-
щается коммутационная аппаратура, приборы защиты, измерения
и сигнализации и делается монтаж цепей. В комплект заводской
поставки входят сборные шины.	_
11 2 АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕЗЕРВИРОВАНИЕ
В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Согласно ведомственным нормам технологического проектиро-
вания для электроснабжения предприятий связи должны исполь-
зоваться два и более источников электропитания. Следовательно,
требуются устройства, которые могут автоматически подключать
нагрузку к любому исправному источнику. Они получили назва-
ние устройств автоматического включения резерва — АВР. На
предприятиях связи установка АВР производится со стороны низко-
го напряжения (рис. 11.2). В нормальном режиме работы нагруз-
ка питается от внешней сети. Если напряжение в сети отсутствует,
то размыкается контакт К1 и замыкается контакт К2. Одновре-
менно с этим выдается команда на запуск дизель-тенераторной
электростанции (АДЭС), которая замещает поврежденный ввод
сети. После восстановления напряжения сети контакт К2 размы-
кается, контакт К1 замыкается,'нагрузка вновь получает питание
от внешней сети и АДЭС останавливается. Схема устройства АВР
с электромеханическими коммутационными элементами показана
на рис. 11.3. Устройство позволяет подключать нагрузки к любо-
му из двух источников, имеющихся в электроустановке предприя-
тия связи. Предположим, что оба источника находятся под напря-
жением и нагрузки через контакты К4 реле К4 питаются от пер-
вого источника. В этом случае контакты KF1, К2.1, К3.1 реле кон-
троля напряжения KI, К2 и КЗ замкнуты и обмотка контактора
А4 находится под -напряжением. Размыкающие контакты KF2,
К2.2, КЗ.2 реле контроля напряжения А/ ... КЗ, которые включены
в цепь обмотки контактора К5, разомкнуты и через обмотку этого
'контактора ток не протекает. При отключении напряжения любой
'из фаз первого источника отпускает соответствующее реле конт-
141
Рис 112. Простейшая схема элект-
роснабжения с применением АВР
Рис 113 Схема АВР на электроме-
ханических элементах
РЦЗКС
роля напряжения и его контакты отключают обмотку контактора
К4, контакты К4 размыкаются. После отпускания реле контроля
напряжения через его размыкающие контакты Л7 2... КЗ 2 напря-
жение на обмотку контактора Кб и его контакты подключают на-
грузку ко (второму источнику. Суммарное время переключения на-
грузки может достигать 0,6... 0,8 с. Описываемое устройство тре-
бует регулировки и чистки контактов, обладает сравнительно не-
высокой надежностью, поэтому в настоящее время начали широко
внедряться более совершенные полупроводниковые устройства
АВР.
г Полупроводниковые АВР обладают большим быстродействием,
высокой надежностью и практически не требуют обслуживания.
В таких АВР применяются тиристоры, управление которыми осу-
ществляется транзисторами и микросхемами. В качестве примера
подобных АВР могут служить устройства переключения типа ТКЕ
и ТКИ, рассмотренные в гл. 10.
11 3. СОБСТВЕННЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
ПРЕДПРИЯТИЙ связи
Общие положения. Собственные электростанции предприятия
связи предназначаются для обеспечения электроэнергией наибо-
лее ответственных потребителей при отключении внешней сети
переменного тока. Состав и число агрегатов собственных электро-
станций определяется условиями электроснабжения и категориями
электроприемников В исключительных случаях при отсутствии на
предприятии связи внешнего электроснабжения собственные элек-
тростанции рассчитываются на непрерывную длительную работу и
оборудуются тремя и более дизель-генераторными агрегатами.
142
При электроснабжении от двух внешних независимых источников
мощность ^агрегатов станции выбирается из расчета обеспечения
электроэнергией технологического оборудования междугородных
телефонных станций, телеграфных станций и узлов, сетевых узлов
и узлов автоматической коммутации, обслуживаемых усилитель-
ных пунктов, районных узлов связи, городских телефонных стан-
ций емкостью более 3000 номеров, светильников рядового и ава-
рийного освещения, собственных нужд дизель-электростанции
(ДЭС), а также послеаварийного дозаряда аккумуляторных бата-
рей и работы устройств обеспечения функционирования пред-
приятия связи
При электроснабжении предприятия связи от одного внешне-
го источника 'К перечисленному выше оборудованию добавляется
аппаратура городских АТС емкостью от 500 до 3000 номеров, рай-
онных узлов связи, расположенных в сельскохозяйственных рай-
онах, и электродвигатели вспомогательных систем обеспечения
функционирования предприятия £вязи
В собственных электростанциях применяются дизель-генер а -
торные агрегаты, автоматизированные, как правило, ио третьей
степени автоматизации.
Третья степень автоматизации АДЭС предусматривает работу
станции без постоянного присутствия эксплуатационного персона-
ла при автоматическом выполнении ряда операций, обеспечиваю-
щих работу электроустановки предприятия связи К этим опера-
циям относятся
поддержание частоты вращения вала генератора, выходного
номинального значения напряжения и заданной температуры в
системах охлаждения и смазки,
управление пуском, остановкой, подзарядом пусковых акку-
муляторных батарей, приемом нагрузки и совместной работой не-
скольких агрегатов,
остановка агрегата с выдачей аварийных сигналов в случаях
повышения температуры воды в системе охлаждения на 5...’10%
свыше максимального значения, понижения давления масла в сис-
теме смазки двигателя на 10 20% ниже допустимого значения-,
превышения частоты вращения на 15.. 20% номинального значе-
ния,
пополнение топливных, масляных и водяных расходных баков
и воздушных пусковых баллонов,
управление работой вентиляции и отопления помещения ди-
зельной электростанции;
защита цепей и устройств дизельной электростанции.
Автоматический пуск АДЭС может быть осуществлен с ’по
мощью электростартеров или сжатого воздуха Применение за-
пуска сжатым воздухом дает лучшие результаты по сравнению с
электростартерами, поэтому в АДЭС, оборудованных системой
пуска сжатым воздухом, предусматривается запуск с одной по-
пытки При пуске электростартерами число попыток запуска уве-
личивается до трех.
143
I
(
Оборудование собственных электростанций. На предприятиях
связи применяются различные типы дизель-генераторных элект-
ростанции, мощность которых изменяется от единиц до несколь-
ких сотен киловатт. Широкое применение нашли автоматизиро-
ванные электростанции с агрегатами- мощностью 48, 200, 315 и
500 кВт
Генератор агрегата ДГА-3-48М обеспечивает номинальную
выходную мощность до 50 кВт и напряжение 3X400 В. Нестабиль-
ность напряжения не хуже ±2% номинального значения при плав-
ном (изменении симметричной по фазам нагрузки в пределах от
100% до нуля. При резких отклонениях параметров нагрузки в
указанных выше пределах изменение напряжения не превышает
20%. Допускается в течение 1 ч отбор мощности, превышающей
на 10% номинальную. Ресурс непрерывной работы агрегата не
превышает 200 ч. Ресурс агрегата до капитального ремонта —
18 000 ч При пуске агрегата продолжительность времени вклю-
чения электростартера — не более 12 с. Время приема агрегатом
нагрузки при пуске с первой попытки из состояния' горячего ре-
зерва не превышает 15 с. Последующие включения стартера проис-
ходят'после выдержки времени не менее 60 с. Устройства управ-
ления работой агрегата размещаются на щитах ЩДГА-48М и
ЩАВ-48М.
Агрегат ДГА-3-48М нормально работает при температурах
воздуха в помещении (8.. 50)° С, температурах наружного возду-
ха (—40.. + 40)° С и его относительной влажности 95±3% при
температуре (25±2)°С.
Аварийный режим,* т. е. остановка дизеля, возникает при ис-
чезновении напряжения генератора, при повышении температуры
жидкости в системе охлаждения выше 105° С, понижении давле-
ния масла в системе смазки дизеля менее 170 кПа (1,7 кгс/ом2),
повышении частоты вращения коленчатого вала дизеля выше
1700 об/мин, перегрузке генератора, при отсутствии напряжения в
цепях управления и несостоявшемся Пуске. Питание цепей управ-
ления и исполнительных устройств производится от источника по-
стоянного напряжения 24 В. Устройства пополнения топливных
баков, подогрева воды и масла работают от переменного напря-
жения 220 В
Дизель-генераторный агрегат АСДА-200-Т/400-ЗД имеет
выходную мощность 200 кВт и напряжение 3x400 В При изме-
нении отдаваемой мощности от нуля до 100% и коэффициенте
мощности 0,8. 1-,0 нестабильность выходного напряжения не ху-
же ±2% Максимальные отклонения напряжения при снижении
отдаваемой мощности на 50% и увеличении на 100% не выходят
за пределы ±10% и ±20% соответственно Длительность пере-
ходных процессов не превышает 1 и 2 с Система автоматического
регулирования частоты вращения коленчатого вала дизеля обес-
печивает нестабильность частоты выходного напряжения не 'бо-
лее ±0,75% в диапазоне изменения нагрузок (100... 25)% и не
более ± 1 % при нагрузках ниже 25% номинального значения.
144
Максимальное отклонение частоты после мгновенного изменения
нагрузки от 0 до 100%—не более ±7%. Длительность переход-
ного процесса при этом менее 3 с. Агрегат допускает работу в
режиме несимметричной нагрузки по фазам в пределах до 25%
номинального тока. При этом максимальная разность линейного
или фазного напряжений по отношению .к соответствующему но-
минальному напряжению не превышает 5%. Если развиваемая
агрегатом мощность не менее 40% номинальной, то допускается
его продолжительный режим работы. Непрерывная работа агре-
гата с дозаправкой топливом и маслом составляет 240 ч. Агрегат
.предназначен для работы при температурах окружающего воз-
духа (5... 50)° С и относительной влажности воздуха до 98% при
температуре 25° С.
Пуск и прием нагрузки при автоматическом управлении из со-
стояния горячей готовности осуществляется за время не более 30 с.
При пуске агрегата с третьей попытки длительность приема на-
грузки не более 1 мин. Ресурс до первого капитального ремонта —
8000 ч. Перерыв между двумя перегрузками должен быть не ме-
нее 2 ч
Электростанция с агрегатами АСДА-200, используемая в каче-
стве резервного источника, может автоматически включаться при
снижении напряжения основной сети на 20% длительностью до
6 с, а также выключаться за 12 с после восстановления напряже-
ния сети. При автоматическом пуске одновременно могут вклю-
чаться сразу три аррегата, после чего один из них берет нагрузку,
а два другие останавливаются. В случае снижения нагрузки до
30% на любом из параллельно работающих агрегатов он отклю-
чается. Агрегат допускает параллельно работу с внешней сетью.
Основные параметры автоматизированных дизельных электро-
станций AC-806/1, АС-814/1 и АС-804/1 приведены в табл. 11.1.
Срок службы электростанции 10 лет Значения указанных в таблице пара-
метров относятся к работе электростанции в следующих условиях
температура наружного воздуха —50 4-50° С,
температура в машинном зале 8 50° С,
предельная относительная влажность при температуре 25° С 98%;
длительность пуска при температуре воды, масла, топлива и воздуха
15 50° С не более 15 с
Нестабильность частоты переменного напряжения при неизменной нагруз-
ке не превышает ±5% номинального значения Отклонения выходного напря-
жения не превышают ±1,0% при любой неизменной нагрузке
Допускается несимметричность нагрузки фаз до 25% При этом наибольшая
разность линейных напряжений составляет менее 5% При снятии и включении
нагрузки выходное напряжение восстанавливается до указанных выше значе-
ний за время, не превышающее 2 с.
Электростанции АС допускают продолжительный режим рабо-
ты с внешней сетью или однотипными станциями.
Не допускается длительная работа станции при нагрузке ме-
нее 10%.
145
Таблица 11.1
(
Наименование параметра	Значения параметров		
	АС-806/1	АС-814/1	АС-804/Г '
Номинальная выходная мощность, кВт	315	500	500
Максимальная мощность в течение 1 ч, кВт	350	550	550 -
Повторение режима максимальной мощности we	5	5	5
менее чем через, ч Напряжение, В	400	400	400
Частота, Гц Коэффициент мощности (индуктивный)	50	50	50
	0,8	0,8	0,8
Максимальное отклонение частоты после мгно-	11	8	7,5
венного изменения нагрузки, % Ресурс непрерывной работы, ч	240	250	250
Ресурс до капитального ремонта, ч	12000	10000	6000
Для размещения (собственных электростанций на предприятиях
связи оборудуются специальные помещения. Эти помещения мо-
гут 'быть как в отдельных зданиях, так и в технических зданиях
предприятий связи. Электростанции с тихоходными двигателями
(частота вращения вала менее 1000 об/мин) располагаются в от-
дельных одноэтажных каменных зданиях. Станции с быстроход-
ными двигателями мощностью до '500 кВт включительно можно
размещать в общих технических зданиях предприятия в специаль-.
но выделенном и оборудованном помещении, заключенном в ка-
питальные стены и имеющем выход через звукоизолирующий там-
бур. В общих зданиях не разрешается размещение постоянно ра-
ботающих АДЭС.
Размеры помещения электростанции определяются при проек-
тировании в зависимости от устанавливаемого в нем оборудова-
ния. Высота помещений должна 'быть 3... 3,5 м, так как в машин-
ном зале для монтажа и разборки агрегата устанавливается подъ-
емный механизм. Фундаменты агрегатов отделяются амортизирую-
щими прокладками. Ширина проходов между агрегатами, а так-
же между аррегатом и стеной составляет 0,8.. 1 м.
Щиты управления и распределения размещаются в отдельных
помещениях так, чтобы их лицевые стороны хорошо освещались
естественным освещением.
Металлические глушители выхлопной системы устанавливают-
ся на наружной стене здания на кронштейнах. 'Расходные топ-
ливные баки, масляный бак и бак для охлаждающей жидкости
размещаются на стенах машинного помещения на металлических
кронштейнах. Топливный бак устанавливается на такой высоте,
чтобы его дно было выше топливного насоса дизеля. Для каждого
агрегата устанавливается свой бак.
•Аккумуляторные батарей для питания электростартеров и це-
пей управления размещаются обычно в машинном зале на не-
больших стеллажах или в деревянных шкафах.
146
11.4. УКАЗАНИЯ ПО БЕЗОПАСНОСТИ
ЭКСПЛУАТАЦИИ
В основу эксплуатации и безопасности обслуживания дизель-
ных электростанций наряду с техническими мероприятиями ио их
устройству должны 'быть положены требования общесоюзных до-
кументов, ведомственных инструкций и документации предприя-
тия-изготовителя.
На предприятиях связи с постоянным обслуживанием ежеднев-
но, а на необслуживаемых—при каждом посещении проводится
внешний осмотр щитов, дизелей, генераторов, приборов и соеди-
нений трубопроводов, проверяется температура охлаждающей
жидкости (не менее 40° С) и масла (не менее 20° С) по приборам
на щитке, напряжение внешней сети, напряжение подзаряда стар-
терных аккумуляторов, положение тумблеров и устройств управ-
ления и отсутствие аварийных сигналов.
Не реже одного раза в 10 дней выполняются следующие рабо-
ты:
осмотр топливохранилища, топливной, масляной и водяной
систем, проверка наличия топлива', масла, охлаждающей жидко-
сти (воды) и отсутствие течи; измерения напряжения, уровня и
плотности (1,24... 1,26 г/см3) электролита всех аккумуляторных
стартерных батарей, пусковых устройств при пневматическом
пуске, данные измерений заносятся в соответствующий журнал;
проверка исправности цепей подогрева дизелей и надежности
контактных соединений в этих цепях;
пробные поочередные пуски агрегатов на время до 10 мин без
нагрузки,, при этом проверяется отсутствие посторонних шумов,
повышенной вибрации, надежность крепления навесных агрега-
тов, показания щитовых дриборов;
проверка отсутствия сигнала аварии после остановки агре-
гата;
уборка помещения, удаление пыли и подтеков. Результаты про-
верок записываются в журналах.
Ежеквартально, помимо указанных, работ проводятся:
профилактика всех реле и контакторов со снятием напряжения
и отключением щитов от сборных шин, чистка щитов и монтажа
от пыли, проверка надежности паек, затяжка гаек, винтов, про-
верка свободного хода якорей реле и контакторов, осмотр и чист-
ка контактов реле, при необходимости промывка их спиртом с по-
мощью мягкой кисти, осмотр и чистка силовых и блокировочных
контактов контакторов;
снятие крышек блоков регуляторов напряжения генераторов,’
проверка состояния их элементов, чистка монтажа и подтяжка
контактных соединений, осмотр контактных колец, щеток и щетко-
держателей генераторов;
проверка исправности предохранителей и сигнальных ламп;
проверка датчиков в цепях автоматики;
проверка работы станции под нагрузкой не менее 1 ч, при этом
(147
проверяются работа всех цепей управления и автоматики станции,
режимы работы основных систем, включая аварийную остановку аг-
регата с автоматическим запуском другого.
Во время полугодовых профилактических работ, помимо указан-
ных выше, проверяются уставки реле и работа системы подкачки
топлива Кроме того, проверяются датчики включения и выключе-
ния вентилятора, автопуок дизеля на самопрогрев и его останов-
ка.
Во время годовых работ дополнительно к перечисленным выше
производятся, промывка топливных и масляных баков, фильтров
грубой очистки, техническое обслуживание дизелей согласно за-
водской инструкции, контрольные «заряд-разряды» стартерных
батарей, измерения изоляции силовых цепей и проверка вибрации
агрегата.
Следует отметить некоторые мероприятия по обеспечению бе-
зопасности работ в процессе обслуживания дизельных электро-
станций. При запуске двигателя запрещается подогревать масло-
проводную и топливопроводную системы паяльными лампами,
.факелами и т. п. При надобности подогревать эти системы можно
горячей водой В помещение, где установлены дизели, и в храни-
лище для горючих и смазочных материалов запрещается входить
с открытым огнем и курить. Запрещается во время работы двига-
теля чистить и смазывать его части, менять приводные 'ремни и
проводить ремонтные работы с ним. При остановке двигателя для
осмотра, чистки или ремонта должны быть приняты меры против
ошибочного его пуска, непроизвольного включения и обязательно
отключены цепи дистанционного запуска. На коммутационных уст-
ройствах, используемых для запуска дизеля, обязательно должны
быть вывешены предупредительные плакаты. Нельзя заправлять
дизель топливом при его работе. После окончания работы заправ-
ку можно производить только после остывания дизеля. Допус-
кается хранение в машинном зале однодневного запаса топлива
в исправной, закрытой металлической таре.
Без оборудования заземления эксплуатация электростанций
не допускается. Передвижные станции снабжаются специальны-
ми устройствами заземления.
При появлении малейших признаков неисправной работы стан-
ции, например закипании охлаждающей жидкости, искрении ще-
ток, стуков и т. п., агрегат должен быть остановлен до (выяснения
и устранения причин неисправности.
Лица, обслуживающие агрегаты, во время работы должны
быть в спецодежде и в головных уборах
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1	Какие предприятия связи относятся к потребителям особой группы пер-
вой категории?
2	Зачем применяются устройства автоматического ввода резерва АВР?
3	Назначение собственных электростанций предприятий связи
4	Особенности АДЭС, автоматизированных по третьей степени
148
Г л а в a ’ 12. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ
ПРОВОДНОЙ связи
12 1 ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
И ТРЕБОВАНИЯ
Электроустановкой^ предприятия проводной связи называется
комплекс сооружений, обеспечивающий электроснабжение пред-
приятия, электропитание аппаратуры, освещение и функциониро-
вание других устройств, связанных с жизнедеятельностью пред-
приятия связи как в нормальных, так и в аварийных условиях. В
состав электроустановки входят линии электропередачи, транс-
форматорные подстанции, собственные электростанции, электри-
ческие сети технических территорий и помещений, электропитаю-
щие установки, средства электроосвещения, устройства вентиля-
ции и кондиционирования воздуха.
Электропптающеи установкой (ЭПУ) предприятия связи на-
зывается часть электроустановки, предназначенной для преобра-
зования, регулирования, распределения и обеспечения бесперебой-
ной подачи различных напряжений постоянного и переменного
тока, необходимых для нормальной работы аппаратуры связи. В
состав ЭПУ входят выпрямительные устройства, аккумуляторные
батареи, агрегаты бесперебойного питания постоянным и перемен-
ным током, преобразователи и стабилизаторы напряжения, ком-
мутационное оборудование и токораспределительные сети, связы-
вающие между собой оборудование электропитания и аппаратуру
связи.
Электроустановки предприятий связи должны отвечать сле-
дующим основным техническим требованиям:
обеспечивать аппаратуру связи напряжениями необходимой
стабильности, пульсация напряжения не должна превышать до-
пустимые пределы, обеспечивать надежность и гарантии, необхо-
димые для нормальной работы питаемой аппаратуры связи, обес-
печивать максимально возможную степень автоматизации работы
установки, обладать высокими значениями к.п.д. и cos (р; строить-
ся с максимальным использованием типового унифицированного
оборудования и быть экономичными в строительстве и эксплуата-
ции.
Одним из важных признаков, характеризующих системы и
электропитающие установки, является наличие в их составе акку-
муляторных ’батарей и способы их эксплуатации. По этому при-
знаку системы могут быть разделены на буферную с подключен-
ной к нагрузке аккумуляторной батареей, аккумуляторную с от-
деленной от нагрузки батареей и безаккумуляторную, так назы-
ваемую двухлучевую систему. 'В буферной системе электропитания
аккумуляторная батарея выполняет роль не только резервного ис-
149-
точника, но также существенным образом влияет на устойчивость
системы в целом и снижает .пульсации выпрямленного напряже-
ния. Исследования систем электропитания, в состав которых вхо-
дят выпрямители 'ВУК, показали, что с .увеличением .в нагрузке до-
ли широтно-импульсных стабилизированных источников вторич-
ного электропитания заметно ухудшаются условия устойчивой
работы выпрямительных устройств и ЭПУ в целом. Широтно-им-
пульсные стабилизированные источники вторичного электропита-
ния ИВЭ по отношению к электропитающей установке являются
нагрузками, которые характеризуются постоянным, отбором мощ-
ности при изменении .входного напряжения. В случае снижения
подаваемого на них напряжения ИВЭ потребляют больший ток,
чем при повышенном напряжении. Это означает, что входное со-
противление источника с понижением входного напряжения то-
же уменьшается. Если на входе источника напряжение будет рас-
ти, то будет также увеличиваться его входное сопротивление.
Нагрузка, которая имеет указанный выше характер, называет-
ся нелинейной нагрузкой с отрицательным наклонном вольт-ампер-
ной характеристики (ВАХ). В качестве иллюстрации на рис.
12.1,я показана ВАХ источника втфэичного электропитания мощ-
ностью 25 Вт, рассчитанного на входное напряжение 60 В. Источ-
ник выполнен по схеме управляемого преобразователя постоянно-
го напряжения с широтно-импульсной модуляцией. Таким обра-
зом, в рассматриваемом случае получается система, содержащая
первичный источник питания, нагруженный на отрицательное не-
линейное сопротивление. Приближенная эквивалентная схема .сис-
темы приведена на рис. 12.1,6. Из теории автогенераторов извест-
но, что такие системы склонны к самовозбуждению. Вероятность
появления самовозбуждения системы с низкочастотным выпрями-
телем будет увеличиваться при увеличении потребляемой от пер-
вичного источника мощности и величины индуктивности в после-
довательном плече фильтра выпрямителя и уменьшаться с увели-
чением емкости в параллельном плече. Постоянно подключенная
к нйгрузке аккумуляторная батарея оказывает положительное
влияние на условия устойчивой работы ЭПУ. Буферная система
электропитания является основной системой и получила широкое
распространение на предприятиях связи.
Рис. 12.1. Вольт-амперная характеристика импульсного источника вторичного
электропитания (а) и эквивалентная схема системы (б)
150
Система с отделенной от питаемой аппаратуры аккумулятор-
ной батареей и стабилизацией выходного 'Напряжения с помощью
устройств автокоммутации не нашла 'широкого применения. С
одной стороны, этой системе присущи недостатки системы с ав-
токоммутацией аккумуляторной батареи, с другой — не использу-
ются возможности аккумуляторов для повышения фильтрации
выходного напряжения и устойчивости работы оборудования ЭПУ.
Положительные отличия имеет система с отделенной батареей и
полупроводниковыми стабилизаторами напряжения. В этой сис-
теме между нестабилизированным выпрямителем и полупроводни-
ковым стабилизатором напряжение включается через, ключ ак-
кумуляторная батарея, которая в нормальном режиме работы
не участвует в питании аппаратуры. Батарея включается в работу
в случае отключения или занижения выходного напряжения де-
стабилизированного выпрямителя.
Без аккумуляторная система электропитания предъявляет по-
вышенные требования к надежности электроснабжения предприя-
тий связи. С точки зрения требований к электроснабжению при-
менение этой системы допускается при наличии трех независимых
источников, одним из которых должны быть электростанция энер-
госистемы, или двух независимых источников и собственной ав-
томатизированной по третьей степени электростанции, запускае-
мой в случае нарушения питания одного из независимых источни-
ков энергосистемы. Должны быть также исключены одновремен-
ные или последовательные в течение до 30 с отключения обоих ис-
точников энергосистемы и одновременные, кратковременные (до
1.5... 2 с) спады напряжения ниже 40% от номинального значе-
ния. К числу условий, ограничивающих применение безаккумуля-
торной системы, относится обязательное проведение технико-эко-
номического анализа эффективности ее использования с учетом
расходов на создание и эксплуатацию устройств электроснабже-
ния. Алгоритмом работы безаккумуляторной системы предусмот-
рен режим, в котором один из отключившихся внешних источни-
ков замещается собственной электростанций. В этом случае при
использовании парка существующих выпрямителей на нагрузке
возможно появление низкочастотных составляющих напряжения,
обусловленных разностью частот энергосистемы и собственной
электростанции. Указанные составляющие не нормированы, прак-
тически не подавляются фильтрами и воздействие их на аппара-
туру связи может привести к отрицательным последствиям. Кро-
ме того, к выпускаемым в настоящее время выпрямителям для
безаккумуляторной системы не предъявлялись требования о воз-
можности питания нагрузки, имеющей отрицательный наклон ха-
рактеристики, т. е. ключевых источников вторичного электропита-
ния с широтно-импульсной модуляцией. Учитывая противоречия
между высокими требованиями к новой электронной ^аппаратуре
и возможностями их обеспечения существующими средствами,
дальнейшее применение безаккумуляторной системы следует при-
знать нецелесообразным.
151
Современная аппаратура связи предъявляет повышенные тре-
бования к ЭПУ, поэтому при оценке (количественных показателей
оборудования электропитания целесообразно рассматривать его
работу в статическом и динамическом режимах.
Статический режим может быть определен как продолжитель-
_ ный режим работы в условиях нормальной эксплуатации, при ко-
тором внешние дестабилизирующие факторы изменяются с мень-
шей скоростью, чем скорость работы устройств регулирования и
автоматики ЭПУ, и выходные напряжения и сток изменяются
плавно, без скачков.
Динамический режим может быть определен как кратковре-
менный режим работы ЭПУ, при котором внешние дестабилизи-
рующие факторы изменяются со скоростью, превышающей скорость
работы устройств управления и автоматики ЭПУ, следствием чего
является возникновение нерегулируемого переходного процесса на
выходе установки.
До недавнего времени параметры на выходе ЭПУ, находящей-
ся в динамическом режиме, не нормировались. Применение в ап-
паратуре связи процессоров и вычислительных комплексов, а так-
же чувствительных к широким изменениям питающих напряжений
радиоэлектронных компонентов привело к необходимости обеспе-
чения бесперебойного питания. При этом следует отметить, что
кратковременные пропадания или глубокие занижения напряже-
ния приводят к длительным нарушениям работы аппаратуры свя-
зи. Это все потребовало нормирования динамического режима.
Аппаратура связи в значительной мере выполняется на низко-
вольтных микросхемах, поэтому для ее питания повсеместно при-
меняются импульсные ИВЭ, которые создают на общих шинах пи-
тания дополнительные пульсации, с частотами, кратными часто-
там преобразования ИВЭ. Кроме того, указанные ИВЭ могут
вызвать автоколебательный режим в системе «ЭПУ — нагрузка»,
о чем говорилось выше.
Таким образом, при создании ЭПУ для питания аппаратуры
связи необходимо проведение исследований и решение широкого
круга новых вопросов, требующих применения современных ма-
тематических методов и схемотехники.
При создании объединенных ЭПУ для питания различной ап-
паратуры связи представляет интерес рассмотрение перечня вход-
ных и выходных показателей, характеризующих различные уста-
новки. К основным входным показателям ЭПУ следует отнести
номинальную величину входного напряжения переменного тока и
его допустимые отклонения в статическом и динамическом режи-
мах работы внешней сети, номинальную величину частоты сети и
ее отклонения в статическом режиме, количество фаз сети пере-
менного тойи, надежность внешнего электроснабжения, куда вхо-
дят категория электроснабжения, наработка на отказ и время
восстановления напряжения внешней сети, коэффициент мощности
ЭПУ, коэффициент нелинейных искажений и коэффициент несим-
метрии фазных напряжений.
>852
Целесообразно нормировать следующие основные выходные
параметры ЭПУ, в числю которых входят номинальное и выстав-
ленное напряжения и их допустимые пределы изменения в стати-
ческом и динамическом режимах, время наработки на отказ и
время восстановления выходного напряжения с указанием необ-
ходимости гарантированного или бесперебойного питания, требуе-
мая выходная мощность, к.п.д. установки, требования по устойчи-
вости к климатическим и механическим воздействиям, а также по
устойчивой работе с различными видами нагрузок и электромаг-
нитной совместимости ЭПУ и питаемой аппаратуры связи. Для
ЭПУ переменного тока к выходным показателям дополнительно
относятся частота, число фаз, коэффициент нелинейных искаже-
ний и коэффициент несимметрии фазных напряжений.
12.2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
ПО устройству электроустановок
Несмотря на многообразие структурных схем электроустано-
вок имеются положения, которые являются общими при создании
электроустановок предприятий связи.
В качестве основного источника электроэнергии для электро-
установок предприятий проводной связи служат электрические се-
ти энергосистем, районные и городские подстанции и распредели-
тельные пункты. Обычно к предприятию связи электроэнергия
подводится при напряжении 6... 10 кВ. Распределение электро-
энергии внутри предприятия связи осуществляется, как правило,
трехфазным переменным током с напряжением 380/220 В. Пока-
затели качества подаваемого на вход электроустановки переменно-
го напряжения определяются ГОСТ «Электрическая энергия. Нор-
мы качества электрической энергии и ее приемников, присоеди-
'ненных к электрическим сетям общего назначения».
Показатели качества постоянного и переменного напряжений,
подаваемых на аппаратуру связи, нормируются ГОСТ 5237—85
«Аппаратура электросвязи. Напряжения питания и методы изме-
рений» и техническими условиями на аппаратуру. Указанный
стандарт распространяется на стационарную аппаратуру связи
и устанавливает значения напряжений на ее входе, а также ме-
тоды их измерений. В соответствии с требованием стандарта обя-
зательными напряжениями для питания аппаратуры являются но-
минальные напряжения постоянного тока 60 и 24 В, причем но-
минальному напряжению 60 В следует отдать предпочтение. Пре-
делы изменения указанных напряжений могут составлять ±10%’
и ( + 20...—Ю) % от указанных номинальных напряжений. Аппа-
ратура должна также рассчитываться на воздействие одиночных
импульсов напряжения прямоугольной формы с амплитудой
±20% от номинального значения в течение 0,4 с и плюс 40% от
номинального значения в течение 0,005 с. Кроме того, аппаратура
не должна повреждаться при понижении напряжения ниже ука-
занных пределов и восстанавливать автоматически свою работо-
153
способность при восстановлении питающего напряжения Одно-
фазные или фазные напряжения трехфазной системы, на кото-
рые рассчитывается аппаратура, должны соответствовать номи-
налу 220 В при изменении в пределах 187...242 В включитель-
но для питания аппаратуры от сети общего назначения и 213 ..
... 227 В включительно для питания аппаратуры с применением в
ЭПУ устройств стабилизации напряжения. Пределы изменения
частоты составляют 47,5... 52,5 Гц. Допускаемый коэффициент
нелинейных искажений не более 10%. Значения напряжения изме-
ряют на входных зажимах групповых устройств токораспределе-
ния и защиты, входящих в комплект аппаратуры, или на ее стой-
ках Примером группового устройства токораспределения может
служить токораспределительный щит, устанавливаемый в авто-
матном зале для питания новой электронной аппаратуры комму-
тации. Частота переменного тока может измеряться в любых точ-
ках сети, питающей аппаратуру. Для измерения напряжений и
частоты следует применять соответствующие приборы, погреш-
ность которых должна быть на порядок ниже допускаемых пре-
дельных отклонений измеряемого значения.
В электроустановках предприятий связи резервирование внеш-
ней сети переменного тока осуществляется посредством собствен-
ных электростанций, оборудованных автоматизированными ди-
зель-генераторными агрегатами. Число агрегатов, применяемых в
собственной электростанции предприятия связи, выбирается в за-
висимости от условий электроснабжения и категории технологиче-
ского электроприемника. Если технологическими электроприем-
никами служат междугородные телефонные станции, телеграфные
станции и узлы, узловые АТС, районные АТС емкостью более
20 000 номеров на районированной сети, ОУП кабельных магист-
ралей, районные узлы связи для промышленных районов и АТС
емкостью 3000... 20 000 номеров включительно на нерайонирован-
ных сетях, то при электроснабжении от двух независимых источ-
ников в электроустановке оборудуется станция с одним агрегатом.
На сетевых узлах и узлах автоматической коммутации при тех же
условиях электроснабжения в электроустановке применяются два
агрегата Электроснабжение неузловых АТС емкостью 3000 ..
... 20 000 номеров включительно на районированных сетях допус-
кается осуществлять от одного независимого источника при двух
вводах. В этом случае электростанция оборудуется двумя авто-
матизированными агрегатами. При электроснабжении от двух не-
зависимых источников в электроустановке собственная электро-
станция не оборудуется, а резервирование осуществляется от пе-
редвижных электростанций. Оборудование собственных электро-
станций, как правило, устанавливается с учетом обеспечения на-
грузок цри полном развитии предприятия связи. При применении
нескольких агрегатов допускается поэтапная установка оборудо-
вания.
В электроустановках предприятий проводной связи преду-
сматривается применение двухгруппных аккумуляторных батарей
154
с расчетным временем разряда каждой из групп в час наиболь-
шей наррузки (ЧНН) по 0,5 ч. Исключения составляют электро-
установки электронных и сельских АТС, в которых допускается
использование 'батарей с большим запасом емкости. В подавляю-
щем большинстве случаев в электроустановках применяются свин-
цовые аккумуляторы, работающие в режиме непрерывного под-
заряда при напряжении (2,2±0,05) В на аккумулятор. На сель-
ских предприятиях при нагрузках не более 25 А допускается при-
менение щелочных аккумуляторов. В установке должны предус-
матриваться выпрямительные устройства, обеспечивающие заряд
кислотных батарей при напряжении 2,3 ... 2,4 В на один элемент,
а также их 'формовку и проведение контрольного заряд-разряда,
При отсутствии аккумуляторов необходимой емкости допускается
использование аккумуляторов меньшей емкости, включенных па-
раллельно.
Электроустановки с применением аккумуляторных батарей
обеспечивают следующие режимы работы:
нормальный режим — при наличии электроснабжения от внеш-
них источников. Аппаратура получает питание от выпрямителей, а
аккумуляторные батареи находятся в режиме непрерывного под-
заряда;
переходный режим — при прекращении подачи напряжения от
внешних источников и до запуска собственной электростанции,
когда потребители получают электроэнергию от разряжающихся
аккумуляторных батарей;
режим работы от собственной электростанции или от восста-
новленного внешнего источника, при котором электропитание ап-
паратуры и автоматический дозаряд батарей производится от
выпрямительных устройств.
При размещении в одном здании различной аппаратуры о
цедью сокращения капитальных и эксплуатационных затрат обыч-
но предусматривается использование общего оборудования элек-
тропитания. При этом электропитающая установка должна отве-
чать наиболее высоким требованиям, предъявляемым со стороны
любого вида питаемой аппаратуры.
В процессе проектирования общей ЭПУ необходимо также рас-
смотреть и решить вопрос об электромагнитной совместимости
подключаемой к ЭПУ аппаратуры. В обоснованных случаях до-
пускается применение на одном предприятии нескольких ЭПУ.
Создание силовых полупроводниковых преобразователей и ак-
кумуляторов закрытого типа с каталитическими пробками позво-
ляет приступить к разработке децентрализованных ЭПУ, разме-
щаемых в одних помещениях с аппаратурой связи. Приближение
ЭПУ к питаемой аппаратуре улучшает качество питающего на-
пряжения питания, экономит цветной металл, требуемый для то-,
кораспределительных сетей, повышает к.п.д, ЭПУ и уменьшает не-
желательные взаимные влияния между различными видами аппа-
ратуры.
155
1
На некоторых предприятиях связи внедрена безаккумулятор-
ная двухлучевая система электропитания. Применение двухлуче-
вой системы основано на условии, что не произойдет одновремен-
ного отключения или провал напряжения более чем на 40% но-
минального значения по обеим питающим линиям, идущим от не-
зависимых внешних источников. Другим' условием применения
двухлучевой системы является обязательное технико-экономиче-
ское исследование целесообразности ее применения. При этом сле-
дует иметь в виду, что существующий и выпускаемый парк вы-
прямителей не рассчитан и не проверен для работы этих выпря-
мителей на нагрузку с отрицательным наклоном вольт-ампер-
ной характеристики, доля которой будет непрерывно возрастать по
мере внедрения новой аппаратуры.
Электроустановки, использующие двухлучевую безаккумуля-
торную систему, обеспечивают режимы работы, при которых:
1)	потребители получают электропитание через выпрямители,
одновременно получающие электроэнергию от двух независимых
источников,
2)	один из независимых источников отключен и выпрямители
обоих лучей через устройства автоматичеокого ввода резерва под-
ключены к одному исправному источнику,
3)	потребители одновременно питаются от исправного незави-
симого источника и собственной электростанции по двухлучевой
схеме;
4)	питание потребителей вновь переводится на два независи-
мых внешних источника;
5)	выпрямители обоих лучей подключены к собственно^ элек-
тростанции;
6)	аппаратура питается от одного выпрямителя при неисправ-
ности другого
В перечисленных режимах можно отметить два свойства, ко-
торые могут неблагоприятно сказаться на работе питаемой аппа-
ратуры 1) в режиме двухлучевого питания от внешней сети и соб-
ственной электростанции обязательна автоматическая синхрони-
зация агрегатов электростанции с внешним источником, так как в
противном случае на аппаратуре могут появиться пульсации с
разностной частотой источников, которые не подавляются фильт-
рами выпрямителей, 2) замещение отключившегося внешнего ис-
точника собственной электростанцией и обратный перевод на вос-
становленный внешний источник могут вызвать в работе переход-
ные процессы, которые следует учитывать при подключении к
ЭПУ аппаратуры связи.
Бесперебойный переменный ток, требуемый- для электропита-
ния аппаратуры связи, в настоящее 'время обеспечивается с по-
мощью агрегатов, в состав которых входят полупроводниковые
выпрямители и инверторы, а в качестве резервного источника —
аккумуляторная батарея. Однако на сети связи до сих пор рабо-
тают электромашинные агрегаты, которые используются для по-
лучения бесперебойного переменного тока.
156
Постоянно работающие агрегаты бесперебойного (питания ре-
зервируются либо аналогичными агрегатами, либо внешней сетью.
В обоих случаях замещение поврежденного агрегата производит-
ся автоматически. В случае замещения агрегата сетью необходи-
мо предварительно решить вопрос о влиянии помех от сети на ра-
боту аппаратуры. Резервирование сетью можно применять только
в том числе, если имеющиеся в сети помехи не приведут к сбою
в работе питаемой аппаратуры.
Гарантированный переменный ток обеспечивается собственной
электростанцией, которая после отключения внешнего источника
автоматически принимает на себя нагрузку.
12 3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
ПО УСТРОЙСТВУ
ТОКОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ
Для распределения электроэнергии на предприятиях связи обо-
рудуются собственные электрические сети переменного и.постоян-
ного тока Построение сетей переменного тока не вызывает ка-
ких-либо затруднений и проводится в соответствии с общесоюзны-
ми правилами устройства электроустановок. Определенные за-
труднения возникают при создании токораспределительных сетей
(ТРС) постоянного напряжения, с помощью которых аппаратура
связи подключается к ЭПУ. До настоящего времени основной схе-
мой построения ТРС была магистрально-рядовая схема, которая
состояла из магистральной и рядовой частей Магистральная
часть ТРС представляет собой проводку от выходных выводов
ЭПУ до начала рядов аппаратуры. Например, в ТРС телефонных
станций магистральная часть проходит между этажами здания и
по автоматному залу перпендикулярно рядам аппаратуры. К каж-
дому ряду аппаратуры от магистральной проводки отходит рядо-
вая ее часть, которая прокладывается вдоль ряда и от нее корот-
кими проводами делаются спуски к клеммам стоек. В месте от-
ветвления рядовой проводки устанавливаются аппараты защиты
от коротких замыканий (КЗ). В рассматриваемой схеме ТРС
обычно во всех ее частях применяется алюминиевая шинная про-
водка. Допускается в рядовой части использование алюминиевых
проводов. Применение магистрально-рядовой схемы рекомендует-
ся только для питания коммутационной аппаратуры"? выполненной
на электромеханических элементах без электронного управления.
Указанное ограничение вызвано тем, что в этой схеме >в аварий-
ных ситуациях (КЗ) возможны появления больших колебаний на-
пряжения, 'подводимого к питаемой аппаратуре. Отечественные и
зарубежные исследования показали, что в магистрально-рядовой
схеме минимальные значения напряжения достигают нуля, а пере-
напряжения — (300 ... 500) % номинального значения. Значения
Указанных отклонений зависят от конфигурации и параметров
ТРС, а также от характеристик применяемых для’защиты от КЗ
автоматов и предохранителей.
157
Изменением конфигурации ТРС можно значительно уменьшить
отклонения напряжения. Например, если для питания аппаратуры
применить радиальную 'схему ТРС, при которой каждая стойка ап-
паратуры подключена индивидуальной цроводкой к ЭПУ, то в этом
случае КЗ в любой»из индивидуальных цепей практически не при-
ведет к появлению перенапряжений в соседних цепях и последние
будут нормально работать.
Однако рекомендовать повсеместное применение радиальной
схемы ТРС нельзя, так как это повлечет за собой большой расход
дефицитных кабелей. Исходя из условий, что значение перенапря-
жений прямо пропорционально произведению индуктивности ТРС
на ток КЗ, целесообразно рассмотреть возможности минимизации
указанных величин. Уменьшения индуктивности ТРС можно до-
биться сближением проводов разноименной полярности. Такое ре-
шение позволит значительно уменьшить индуктивность ТРС по
сравнению с имеющимися величинами и достичь значения менее
1 imikTh на 1 м проводки. Ограничения тока КЗ целесообразно до-
биваться увеличением сопротивления распределительной части
ТРС, т. е. проводки, идущей от магистральной части к стойкам ап-
паратуры. Такой путь поможет помимо снижения перенапряжений
уменьшить также посадки напряжения.
Сравнительный технико-экономический анализ различных схем
ТРС показал, что с учетом возможностей практической реализации
предпочтение следует отдать магистрально-полурадиальной схеме,
в распределительной части которой используются отходящие к
стойкам индивидуальные провода минусовой полярности и объеди-
ненные провода положительной полярности. В зависимости от дли-
ны ТРС и токов нагрузки индивидуальных цепей место разветв-
ления магистральной и распределительной проводок может рас-
полагаться либо в помещениях линейно-аппаратных цехов и авто-
матных залов, либо в генераторном помещении предприятия связи.
Для токов нагрузки индивидуальных цепей, не превышающих 4 А,
место разветвления ТРС всегда располагается в ЛАЦ или автоза-
ле, т. е. в помещениях, где устанавливается аппаратура, и никаких
дополнительных мер по ограничению тока КЗ проводить не нужно.
Расчет ТРС производится на минимум расхода 'проводникового ма-
териала. В этих условиях при применении в ТРС автоматов на ап-
паратуре обычно выдерживаются нормы по допустимым изменени-
ям напряжения, приведенные в ГОСТ 5£37—83. Если токи нагруз-
ки в одной цепи должны быть увеличены до 20 А, то при длинах
ТРС 45 м и более необходимо принимать меры к ограничению то-
ка КЗ или размещать место разветвления ТРС в генераторном по-
мещении рядом с выходом ЭПУ. Суммарное падение напряжения
в полурадиальной части ТРС выбирается обычно не более 1,5 В.
Для токов в каждой нагрузке более 20 А рекомендуется применять
радиальную или полурадиальную системы ТРС. Если в указанных
условиях не удается выполнить требования ГОСТ 5237—83, то не-
обходима децентрализация ЭПУ для уменьшения расстояния меж-
ду ЭПУ и питаемой аппаратурой.
158
&*<
Приведенные выше общие (рекомендации по построению ТРС
для питания электронной аппаратуры служат основой для проек-
тирования ТРС. Конкретные величины параметров ТРС получают-
ся в результате расчетов, проводимых в соответствии с действую-
। щей нормативно-технической документацией. При расчетах паде-
ние напряжения на погонный <метр проводки может быть принято
равным 0,018... 0,02 В/м. Верхний предел суммарной величины па-
дения напряжения в ТРС для перспективных ЭПУ с вольтодоба-
вочными преобразователями при номинальном напряжении на ап-
паратуре 60 В целесообразно ограничить 4 В. Эта величина может
быть рекомендована к применению для протяженных разветвлен-
' ных ТРС с большими величинами потребляемых токов при условии
использования в основной группе батареи 29 аккумуляторов. В
большинстве случаев проектирования ТРС можно ограничиться
значением падения напряжения 2,5 В при 28 аккумуляторах В ана-
логичных условиях для ЭПУ на 24 В с 12 аккумуляторами в ос-
новной группе батареи максимальное падение напряжения в ТРС
принимается равным 1,8 В.
В заключение нужно отметить, что при (конструктивном выпол-
нении ТРС должны соблюдаться следующие положения разнопо-
лярные шины, кабели и провода одного фидера 'питания проклады-
ваются на минимально возможном расстоянии один от другого, по-
лурадиальная и радиальная проводки выполняются (кабелями и
проводами, импульсные источники вторичного электропитания и
дистанционного питания, потребляющие ток более 10 А каждый,
получают питание от ЭПУ по индивидуальной проводке, в местах
разветвления магистральной и распределительной частей ТРС за-
щиту от КЗ (следует выполнять с применением автоматов, располо-
женных, как правило, на специальных стойках или в шкафах токо-
распределения, входящих в состав питаемой аппаратуры. ТРС дол-
жны строиться исходя из минимально возможного расхода провод-
никового материала.
♦
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1	. Что называется электроустановкой предприятия связи?
2	Особенности нагрузки на ЭПУ, создаваемой современной аппаратурой
связи
3	Что является основным источником электроэнергии для предприятий
связи?
4	Почему магистрально-рядовая схема ТРС ие рекомендуется для совре-
менной аппаратуры связи?
159
Глава 13. ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ АППАРАТУРЫ
МЕЖДУГОРОДНОЙ СВЯЗИ
13 1. ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ
предприятии междугородной связи
Состав электроустановок предприятий междугородной связи оп-
ределяется ведомственными нормами технологического проектиро-
вания ВНТП 332—81.
По надежности электроснабжения все без исключения пред-
приятия междугородной связи относятся к потребителям особой
группы первой категории. Эти потребители получают электро-
энергию от трех источников. На предприятия междугородной свя-
зи электроэнергия подается от двух независимых внешних источ-
ников через самостоятельные вводы. Третьйм источником, как
правило, является собственная дизельная электростанция. В иск-
лючительных случаях при трех внешних независимых источниках
для междугородных телефонных станций (МТС) допускается не
оборудовать собственные электростанции. На МТС и обслуживае-
мых усилительных пунктах (ОУП) собственная электростанция
оборудуется одним автоматизированным дизельным агрегатом.
Два дизельных агрегата (рабочий и резервный) имеют собствен-
ные электростанции сетевых узлов и узлов автоматической комму-
тации. Для* сокращения числа резервных агрегатов допускается
устанавливать один резервный агрегат на два рабочих.
В качестве основной системы электропитания на предприятиях
междугородной связи применяется буферная система. Стабилиза-
ция выходного напряжения может осуществляться либо с устрой-
ствами автоматической коммутации аккумуляторов, либо — полу-
проводниковыми преобразователями
Электропитание потребителей особой группы первой категории
переменным током в основном осуществляется через полупровод-
никовые инверторы, входящие в состав установок бесперебойно-
го питания. Соответствующее оборудование установок бесперебой-
ного питания постоянным и переменным напряжением описано в
гл. 10.
В остальном электроустановки предприятий междугородной
связи должны отвечать основным положениям, изложенным в
гл. 11 и 12.
В качестве примера рассмотрим структурную схему построе-
ния электроустановки ОУП междугородной связи (рис. 13.1).
Электроэнергия к трансформаторной подстанции ОУП поступа-
ет от двух независимых источников № 1 и № 2 по двум линиям
электропередачи. На ТП имеются две высоковольтные шины, ко-
торые с помощью замыкания разъединителей Q2 и Q3. могут сое-
диняться. Рубильники Q1 и Q4 предназначены для заземления
любой из шин. К каждой шине через выключатели Q6 и Q7 и
160
05
k-t
PAl PAZ PA5
VARh!
Whl
Q3
PVT
dll
QZZ
10	Ш.0
РА7 РАЗ РАЗ РАЮ РАН PA1Z РА15\_
Q2. Q3
л.
Q7
TVZ РА5 РАб
qjo Оек
Q1Z ^-™Z-
\PA16 РАГГ
' О &РА18
WhZ VARhZ

пличное
* освещение
Котельная
Жилой,
дом
^м^зрзв
Электро- Электро-
освещение силовое
оборудование
$27
Г~
УБП
24
77ёп\
60
051
Q23/(&/(№/(№/ JL
; кку
’ ЬЦЗЗ
X- ЩПТА-£
/ PQtt
Потребите- __
ла гарантирован-
ного переменном тока
AD3C
Санглекничес
Чад? сооруже-
ния
Рис. 13 1. Структурная схема электроустановки-ОУП
предохранители Fl и F2 подключаются понижающие трансформа-
торы TV1 и TV2, вторичные обмотки которых соединены в звез-
ду с выводом нулевой точки, которая заземляется. Таким обра-
зом, на низкой стороне образуется трехфазная система с зазем-
ленной средней точкой. На выходе каждого трансформатора вклю-
чаются амперметры РА1...РАЗ или РА4... РА6, вольтметры PU1
PU2, счетчики активной и> реактивной электроэнергии Wh и VARh.
Далее электроэнергия поступает на шины низкого напряжения,
которые при надобности могут объединяться замыканием рубиль-
ников Q21, Q22 и автомата Q27. В качестве распределительных
устройств низкого напряжения применяются типовые панели ЩО,
оборудованные устройствами коммутации и защиты. На них уста-
навливается различное число рубильников с рычажным приводом
и ножевым предохранителем или автоматов. Напряжение для пи-
тания аппаратуры связи и некоторых ответственных потребителей
подается на ЩПТА-4, к шинам гарантированных нагрузок кото-
рого подключается также автоматизированная дизельная элект-
ростанция. ЩПТА имеет контактор А, позволяющий отсоединять
от шин нагрузки напряжение внешней сети. Принятое распреде-
ление напряжения позволяет в случае необходимости осуществить
режим автономного питания от собственной электростанции.
Рассмотренная схема электроснабжения аппаратуры связи яв-
ляется типовой для потребителей особой группы первой катего-
рии.
13.2. ДИСТАНЦИОННОЕ ПИТАНИЕ
АППАРАТУРЫ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ
Междугородная связь основана на применении систем переда-
чи. Под системой передачи понимается совокупность технических
средств, обеспечивающих образование линейного тракта, типовых
групповых трактов и каналов. В состав аппаратуры системы пе-
редачи входят источники вторичного электропитания и устройст-
ва дистанционного питания. Аппаратура систем передачи разме-
щается на станциях, в которых постоянно присутствует эксплуа-
тационный персонал, и на полностью автоматизированных усили-
тельных пунктах без постоянного присутствия персонала. Послед-
ние получили название необслуживаемых усилительных или реге-
нерационных пунктов (НУП, НРП). В соответствии с принятыми
принципами построения систем передачи аппаратура НУП и НРП
получает электроэнергию от обслуживаемых станций и ОУП по
тем же проводам, по которым передаются информационные сигна-
лы с помощью аппаратуры дистанционного питания. Способ дис-
танционного питания (ДП) аппаратуры линейного тракта в но-
вых системах передачи позволяет на магистрали автоматизиро-
вать до 98 ...99% всех станций, причем из общей мощности, пот-
ребляемой аппаратурой линейного тракта, примерно 90% требуется
для дистанционного питания. Отсюда следует, что в аппаратуре
линейного тракта, устанавливаемой на ОУП, заметная роль отво-
162
дится устройствам ДП. К основным особенностям этих устройств
нужно отнести их способность работать в условиях резких изме-
нений нагрузки и гарантировать высокую надежность. Нагрузки
НУП или НРП, кабельные жилы и устройства ДП объединяются
в цепь ДП. Обычно аппаратура НУП или НРП одной системы
передачи питается от одной цепи ДП. Указанное положение поз-
воляет получать полную независимость каждой системы, что на-
ряду с повышением живучести обеспечивает также большую их
взаимную помехозащищенность. Аппаратура НУП или НРП мо-
жет получать питание либо по секции ДП, либо по двум полусек-
циям ДП. Во втором случае обычно в середине секции устанав-
ливаются два шлейфа по ДП. На рис. 13.2,а изображена схема
секции цепи ДП,.а на рис. 13.2,6 — двух полусекций.
В связи с повышением требований к надежности систем пере-
дачи целесообразно стремиться к предельному упрощению уст-
ройств приема ДП в НУП и НРП. Отечественный и зарубежный
опыт разработок систем передачи показывает, что наиболее прос-
тые и надежные устройства приема ДП получаются при использо-
вании стабилизированного постоянного тока и последовательном
включении нагрузок. Как правило, при таком включении нагрузок
не требуется в НУП или НРП применения каких-либо преобразо-
вательных устройств и появляется возможность свести потери в
линии к минимуму. Применение указанной схемы дает наиболь-
ший эффект, если цепь ДП организуется по коаксиальному ка-
белю, так как электрическая прочность изоляции центральных
проводов, по которым передается дистанционное питание, в этих
кабелях нормируется по отношению к обратным проводам коак-
сиальных пар.
Если через [7РД обозначить действующее значение допустимо-
го рабочего напряжения коаксиальной пары и через £/пд — дей-
ствующее значение постороннего наводимого напряжения, то мак-
симальное напряжение дистанционного питания постоянньгм то-
ком в одном кабеле определяется по формуле 67дгт = 2 2 (£7РД—
ОУП,
Линия
НУП (НРП)	НУП (НРП) . ОУП
I //7 \ Линия С . Nn I П11Ш.а \(ОРП)
I---- НУП (НРП)\ ------ [Линия NZ
Рис. 13.2. Схема секции (о) и полусекции (б) цепи ДП
6*
163
—t/пд). В симметричных кабелях для полного использования за-
ложенных в них возможностей по электрической прочности изо-
ляции цепь ДП целесообразно организовывать по двум кабелям.
Однако указанный способ можно применять только после всесто-
роннего изучения других системных вопросов, возникающих в
процессе проектирования системы передачи.
Максимальное число НУП в цепи с последовательно включен-
ными нагрузками при заданном напряжении ДП обеспечивается,
если ток ДП выбирается по формуле: 1о=]^Р/r, где Р — средняя
мощность, потребляемая нагрузками одного НУП, г — сопротив-
ление шлейфа проводников одного усилительного участка.
При разработке системы передачи не всегда удается использо-
вать оптимальное значение тока ДП. Это объясняется прежде
всего тем, что на каждом НУП или НРП имеется несколько наг-
рузок с различными требуемыми напряжениями. В связи с этим це-
лесообразно оценить, как уменьшается число НУП в цепи ДП в
зависимости от степени отклонения тока от оптимального значе-
ния. Максимальное число НУП при заданной потребляемой мощ-
-ности и сопротивлении шлейфа одного усилительного участка
можно определить из выражения no — mUAn, где т = 1/2УРг. Гра-
,фик зависимости tn=\f(Pr) показан на рис. 13.3,а. Обозначим че-
рез / выбранный ток ДП. ’Число НУП при выбранном токе ДП и
.заданных значениях Риг определяется из выражения n = mNU^,
. / /2	X
где N — 2-1- (— 4-1 I. Зависимость изменения N=q(I') показана
I \ I2	j
на рис. 13.3,6.
Учитывая, что значения т и U^n относятся к заданным, то ха-
рактер отклонения числа НУП в цепи ДП будет определяться хо-
дом функции М = ф(/). Анализ хода кривой, приведенной на рис.
13.3,6, позволяет сделать следующие выводы. Отклонение тока ДП
от оптимального значения уменьшает ’ дальность действия еис-
темы ДП. Степень уменьшения числа НУП или длины системы
ДП при близких значениях выбранного и оптимального токов
весьма незначительна. Так, при отклонении выбранного тока на
'25...30% оптимального значения длина цепи ДП сокращается не
более чем на 10%.
Рис. 13.3. Графики для определения числа НУП в цепи ДП
164
В ранее разработанных системах передачи применялась схема
цепи ДП «провод — земля». Нагрузки включались последователь-
но в один провод, а в качестве другого провода использовалась
земля. Такой способ организации схемы ДП позволяет несколько
уменьшить потери и организовать в кабеле большее число цепей
ДП. Серьезным недостатком схемы является ее подверженность
по сравнению со схемой «провод — провод» внешним электромаг-
нитным влияниям, в том числе гальваническому влиянию со сто-
роны электрических.железных дорог и линий электропередач. Зна-
чения напряжений внешних влияний могут достигать нескольких
сотен вольт, поэтому применение схемы «провод — земля» требу-
ет принятия специальных мер по защите. Защита от внешних
влияний приводит обычно к уменьшению длины цепи ДП. Срав-
нительный анализ различных факторов, определяющих выбор схе-
мы ДП, показал, что схему «провод — земля» для питания аппа-‘
ратуры НУП современных широкополосных систем передачи при-
менять нецелесообразно.
13.3. АППАРАТУРА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ
ПО КОАКСИАЛЬНЫМ КАБЕЛЯМ
На магистральных линиях связи широко применяются сис-
темы передачи К-3600, К-1920П, VLT-1920 и К-1920У.
Аппаратура К-3600 и К-1920П рассчитана на питание от пер-
вичного источника постоянного напряжения (24±2,4) В с допус-
тимой пульсацией не более 250 мВ в полосе частот до 300 Гц и
15 мВ в полосе частот свыше 300 Гц. Положительный вывод ис-
точника заземляется.
Система токораспределения постоянного напряжения 24 В ор-
ганизована по магистрально-полурадиальному принципу. В нача-
ле каждого .ряда аппаратуры устанавливается вспомогательная
торцевая стойка (СВТ), позволяющая реализовать полурадиаль-
ную часть проводки. В стойке имеются шины, которые соединя-
ются с магистральной частью проводки. От этих шин напряжение
отрицательной полярности подается на комплекты автоматических
выключателей (КВА), в состав которых могут входить до шести
автоматов типа АК-63-1М. К выходу каждого автомата изолиро-
ванным проводом подключается один из вводов стойки аппарату-
ры связи. Таким образом, каждый ввод стойки подключается к
индивидуальному автомату, номинальный ток которого должен
соответствовать питаемой нагрузке и особенностям защищаемой
Цепи. Проводка положительной полярности осуществляется под-
ключением соответствующих выводов каждой стойки к рядовой
шине, которая в свою очередь соединяется с шиной положительной
полярности стойки СВТ. Стойка СВТ имеет высоту 2600 мм, ши-
рину 400 мм и глубину 225 мм. Масса стойки без комплектов
КВА не превышает 60 кг.
165
Стойка СВТ обеспечивает местную, -рядовую и общее ганцион-
ную сигнализацию при пропадании напряжения источника на вво-
димых шинах, при срабатывании или ручном выключении любого
автомата. Стойка осуществляет прием сигналов о неисправностях
технического или эксплуатационного характера, возникающих в
оборудовании (на стойках ряда), и обеспечивает оптическую и
звуковую сигнализацию об этом на транспаранте.
На стойке СВТ размещаются до семи комплектов КВА, а так-
же 'другое оборудование.
Падение напряжения на монтаже стойки СВТ для среднего
тока нагрузки 7 А по одному выходу, включая комплекты КВА,
не превышает 0,4 В.
Комплекты КВА выпускаются по самостоятельным техничес-
ким условиям. Наибольшее применение нашли комплекты КВА-2
и КВА-5.
Значения токов нагрузок различных модификаций комплектов
КВА-2 приведены в табл. 13.1
В комплектах предусмотрена оптическая сигнализация состоя-
ния автоматов как в случае ручного отключения, так и срабаты-
вания при перегрузке. Загорание лампы на КВА дублируется вы-
дачей сигнала в систему общестоечной сигнализации.
Комплекты КВА-5 и КВА-6 предназначены для питания уст-
ройств дистанционного питания (ДП) стойки СДП-4. На стойке
СВТ может устанавливаться один комплект КВА-5 или КВА-6. В
этих комплектах применяются автоматы на номинальный ток
63 А с 5-кратной отсечкой. Падение напряжения в КВА не пре-
вышает 0,4 В, имеется оптическая и дистанционная сигнализация.
Так как устройства ДП потребляют большие токи, для повы-
шения защищенности остальной аппаратуры связи кабели от
электропитающей установки (ЭПУ) подводятся непосредственно
на комплекты КВА-5, КВА-6. В оборудовании предусмотрены спе-
циальные провода для соединения выходных зажимов автоматов
и входных зажимов стоек СДП-4.
Источники вторичного электропитания, используемые для
местного электропитания устройств аппаратуры систем передачи
К-3600 и К-1920П, предназначены для формирования требуемых
напряжений постоянного тока и их стабилизации. Кроме того, они
обеспечивают требуемые низкие значения пульсаций в цепях пи-
Таблица 13.1
Наименование комплекта	Рабочее напряжение, В *	Номинальный ток, А, в цепи автоматов					
		1	2	3	4	1 5	1 6
КВА-2	24±2,4	10	10	10	10	10	10
КВА-2-1	21,6±0,6	16	16	16	16	16	16
КВА-2-П	24,4±2,4	10	10	4	10	10	4
KBA-2-III	24,4±2,4	16	16	4	16	16	4
KBA-2-IV	24±2,4	16	16	16	16	16	16
166
тания и выполняют функции защиты цепей питания и питаемого
оборудования от токовых перегрузок и перенапряжений, а также
ослабляют нежелательное взаимное влияние отдельных устройств
через общие цепи питания.
Стабилизатор напряжения СН-1А (рис. 13.4) содержит следую-
щие основные элементы: регулирующий элемент, состоящий из
транзисторов VT1, VT2, VT3, VT4, источник опорного напряжения,
получаемый с помощью стабилитронов VD1, VD2, однокаскадный
усилитель сигнала рассогласования на транзисторе VT5 и дели-
тель выходного напряжения R11R12R13.
Увеличение (уменьшение) выходного напряжения под дейст-
вием тех или иных дестабилизирующих факторов (изменения нап-
ряжения питания, тока нагрузки, температуры окружающей
среды) вызывает изменение падения напряжения на резисторах
R8, R9 и соответствующее уменьшение (увеличение) токов кол-
лекторов транзисторов VT1, VT5, благодаря чему выходное нап-
ряжение будет возвращаться к заданному значению, определен-
ному величиной напряжения стабилизации стабилитронов VD1,
VD2 и коэффициентом передачи делителя выходного напряжения
R11R12R13.
Изменения выходного напряжения в схеме воздействуют на
эмиттерные переходы всех транзисторов только через большие
сопротивления их коллекторных переходов, что обеспечивает вы-
сокую стабильность выходного напряжения при изменении вход-
ного напряжения.
Резисторы R2, R5, R6 обеспечивают нормальный режим регу-
лирующих транзисторов VT1... VT4 и работоспособность стабили-
затора при малых токах нагрузки и повышенной температуре ок-
ружающей среды.
С помощью переменного резистора R12 выходное напряжение
стабилизатора может регулироваться в пределах 17... 19 В.
Рис 13 4 Принципиальная электрическая схема стабилизатора напряже-
ния СН-1А
167
Схема стабилизатора обладает свойством триггерного выклю--
чения под воздействием токовых перегрузок на выходе, т. е. за-
щитой от токовых перегрузок без применения специальных эле-
ментов, работающих только на защиту.
При уменьшении выходного напряжения под действием токо-
вой перегрузки на выходе стабилизатора коллекторные токи всех
транзисторов в начале пропорционально растут до того момента,
пока коллекторный ток транзистора VT5 не станет равным току
стабилитронов VD1, VD2. Есди при этом выходное напряжение
продолжает принудительно уменьшаться, стабилитрон VD2 запи-
рается, цепь обратной связи через него оказывается фактически
разомкнутой и ток транзистора VT5 начинает уменьшаться, что
приводит к соответствующему уменьшению токов коллекторов
транзисторов VT1 ... VT4 и еще большему уменьшению выходного
напряжения. Этот процесс развивается лавинообразно до полно-
го .выключения транзисторов, в результате чего -выходной ток
уменьшается до значения, определяемого начальным током сос-
тавного транзистора.
В выключенном состоянии схема может оставаться неограни-
ченно долго. Для спуска ее в работу после устранения перегруз-
ки служит цепь, образованная резистором R4 и стабилитроном
VD3. С помощью этой цепи, включенной параллельно регулирую-
щим транзисторам VT3, VT4, на выход схемы подается напряже-
ние, достаточное для отпирания транзистора VT5 и перевода уст-
ройства в рабочий режим.
Так как регулирующий элемент работает в непрерывном режиме
и на нем рассеивается вся избыточная мощность источника пита-
ния, габариты стабилизатора в основном определяются размерами
радиатора (теплоотвода) мощных транзисторов VT2, VT3, VT4.
Для уменьшения мощности, выделяемой на регулирующем элемен-
те, применено устройство контактного перераспределения мощ-
ности, не снижающее к. п.д. стабилизатора. Устройство содержит
пороговый элемент, в состав которого входят транзистор VT8, ре-
гулируемый делитель входного напряжения R14, R15, реле К2 как
исполнительный орган и балластный резистору R1, включенный в
коллекторную цепь регулирующих транзисторов VT3, VT4 и шун-
тированный контактами 3, 5 реле К2. Когда напряжение на вхо-
де стабилизатора меньше 25 В, транзистор VT8 открыт, а кон-
такты реле К2 шунтируют резистор R1. При повышении входно-
го напряжения стабилизатора от 25 В транзистор VT8 запирается,
реле К2 размыкает контакты, шунтирующие резистор R1. В ре-
зультате резистор R1 включается в коллекторную цепь регулирую-
щих транзисторов VT3, VT4, поглощая избыточное напряжение.
Таким способом удалось значительно уменьшить габариты
теплоотвода регулирующего транзистора. Благодаря использова-
нию реле R2 устройство перераспределения мощности не требу-
ет увеличения минимально допустимого уровня входного напря-
жения [7ПНТ. Это является важным преимуществом описываемого
168
устройства перед бесконтактными схемами аналогичного приме- '
нения.
Для сигнализации об аварийном состоянии стабилизатора нап-
ряжения применяется устройство допусковой сигнализации, ко-
торое срабатывает' при снижении выходного напряжения до
(15,5± 1) В или увеличении свыше (21 ±1) В.
Устройство сигнализации аварийного состояния содержит реле
Д7, обмотка которого включена в коллекторную цепь транзисто-
ра VT7, образующего совместно с транзистором VT6 и стабилит-
роном VD4 пороговый элемент. Входные сигналы на оба тран-
зистора устройства поступают с переменных резисторов R9 и R13.
С помощью этих резисторов добиваются того, чтобы при нормаль-
ной работе стабилизатора транзистор VT6 был закрыт, а тран-
зистор VT7 открыт и насыщен. При этом контакт реле R1 оказы-
вается разомкнутым и светодиод VD7 не светится. При снижении
выходного напряжения стабилизатора до (15,5± 1) В уменьшает-
ся напряжение, снимаемое с переменного резистора R13, что при-
водит к запиранию транзистора VT7, отпусканию реле К/, контакт
которого замыкает цепь светодиода VD7 и одновременно выдает
сигналы на общественное табло и комплект ЗС (через диод VD6
и конденсатор С5 соответственно).
При повышении выходного напряжения свыше (21 ±1) В уве-
личивается напряжение, снимаемое с переменного резистора R9,
что приводит к отпиранию транзистора VT6; уменьшению напря-
жения на резисторе R13, а в конечном итоге — к запиранию тран-
зистора VT7 и отпусканию реле R1. В результате начинает све-
титься светодиод VD7 и одновременно выдаются сигналы на об-
щественное табло и в комплект ЗС.
Конструктивно стабилизатор выполнен в виде врубного блока
без кожуха и состоит из печатной платы и лицевой панели шири-
ной 45 мм и высотой 120 мм. На лицевой панели стабилизатора
установлены: светодиод VD7, контрольная колодка и балластный
резистор R1, закрытый перфорированным кожухом.
Для питания генераторного оборудования, требующего дейст-
вующего значения напряжения пульсации не более 0,1 мВ, при-
меняется электронный фильтр (рис. 13.5). Фильтр рассчитан на
ток нагрузки 0,5 А и подключается к выходу стабилизатора нап-
ряжения. При этом выходное напряжение стабилизатора устанав-
ливается равным 19 В, стабилизированное напряжение на выходе
фильтра составляет 18 В±1%. Фильтр выполнен по схеме ком-
пенсационного стабилизатора напряжения с последовательным
включением регулирующего элемента по отношению к нагрузке.
Он содержит составной регулирующий элемент на транзисторах
VTlt VT2, VT3, источник опорного напряжения на стабилитронах
VD2 и VD3, однокаскадный усилитель обратной связи на тран-
зисторе VT4 и нелинейный делитель выходного напряжения
R6...R9 с элементами температурной компенсации VD4, VD5.
’Фильтр работает аналогично описанному выше стабилизатору
напряжения.
169
Рис. 13.5. Принципиальная электрическая схема электронного фильтра
Электропитание НУП систем'передачи К-3600 и К-1920П осу-
ществляется дистанционно с ОУП постоянным стабилизированным
током по центральным проводникам коаксиальных пар. Усилите-
ли НУП включены в цепь ДП последовательно. Электропитание
секции. ОУП-ОУП производится с двух смежных ОУП по полу-
секциям (рис. 13.6). Максимальная длина полусекции питания в
системе К-3600 составляет 93 км при 31 НУП и в системе
К-1920П — 120 км при 20 НУП.
Аппаратура дистанционного питания размещена на стойке
СДП-4. Стойка СДП-4 (рис. 13.7) состоит из двух независимых *
устройств дистанционного питания (УДП), что позволяет обеспе-
чивать работу двух систем в одну сторону от ОУП или одной сис-
темы в обе стороны от ОУП.
В состав УДП входят 8 блоков усилителей мощности (УМ),
блок управления Упр, блок контроля тока и напряжения КТН»
блок включения, защиты и сигнализации ВЗС и плата коммута-
ции ПК.
УДП представляет собой стабилизатор постоянного тока -(рис.
13.8) и обеспечивает поддержание его на уровне 340 мА с до-
пускаемым отклонением ±2% при воздействии всех дестабилизи-
рующих факторов. Задающий генератор G1 вырабатывает после-
довательность двухполЪрных прямоугольных импульсов, которые
через трансформатор Т1 поступают на выпрямитель опорного нап- .
Рис. 13.6. Структурная схема дистанционного питания (ДП)
170
К внешней Н1
сие нал и
ции
Х2
~2ЬВ
^L
Х1
с г-
о г
взс
Упр
Упр
Рис. 13 7. Структурная схема стойки СДП-4
ВЗС

Рис. 13 8. Структурная схема стабилизатора тока устройства дистанционного
питания
ряжения U1 и генератор пилообразного напряжения G2. С выхо-
да этого генератора напряжение подается на компаратор, к кото-
му также с выхода усилителя постоянного тока (УПТ) А1 посту-
пает постоянное напряжение, пропорциональное выходному току.
В УПТ происходят сравнение опорного напряжения с напряже-
нием, снимаемым с датчика тока, усиление и инвертирование раз-
ностного сигнала. На выходе компаратора образуется последова-
тельность импульсов, длительность которых обратно пропорцио-
нальна значению выходного тока. Усилитель импульсов А2 наря-
ду с усилением распределяет импульсы управления по двум кана-
лам. Импульсы каждого канала сдвинуты по отношению друг к
другу на 180°. Импульсы управления через трансформатор Т2
попадают в цепи баз транзисторов двухтактных транзисторных
усилителей (УМ1... УМ8), усиливаются и выпрямляются. В сос-
тав УМ входит однозвенный, Г-образный сглаживающий LC-
фильтр. Выходные зажимы всех усилителей мощности включены
последовательно, в результате чего происходит сложение выход-
ного напряжения всех работающих блоков. Кроме того, на вы-
ходе каждого усилителя мощности включены диоды VD1... VD8
(см. рис. 13.7), которые при работающих УМ закрыты и откры-
ваются только при пропадании напряжения на выходе УМ. Таким
образом, в случае повреждения любого из усилителей УМ осталь-
ные продолжают питать нагрузку. Для повышения надежности в
УДП имеются два резервных УМ.
Расчеты и опыт эксплуатации показали, что время наработки
на отказ УДП не менее 150 000 ч. Следует обратить внимание на
то, что схема управления (СУ) находится под высоким выходным
'напряжением. Разделение цепей низкого входного и высокого вы-
ходного напряжений осуществляется трансформаторами Т1 и Т2
(см. рис. 13.8). На лицевой стороне блока КТН расположены при-
боры, показывающие ток и напряжение ДП. Кроме того, в бло-
ке установлены датчики, с которых снимаются сигналы управле-
ния, защиты и сигнализации.
172
u
Блок ВЗС предназначен для включения и отключения УДП и
для автоматического отключения УДП в аварийных режимах, т.е.
при пропадании тока ДП или его увеличении свыше 10% номи-
нального значения, соединения цепей положительного или отрица-
тельного напряжения ДП с землей. Во всех перечисленных слу-
чаях блок ВЗС обеспечивает сигнализацию. Кроме того, сигна-
лизация срабатывает при перегорании предохранителя и пропа-
да'нии напряжений 24 В или 24 В (сигнальное).
Для питания сигнальных ламп в блок ВЗС подается напряже-
ние от отдельного источника «24 В сиги.». Остальные цепи блока
ВЗС питаются от основного источника постоянного тока 24 В.
На панели коммутации (ПК) установлены высоковольтные
гнезда и перемычки, с помощью которых осуществляется подклю-
чение УДП к линии, разряд и заземление ее при проведении ре-
монтных и регламентных работ. На ПК установлен соединитель,
через который в линию подается напряжение обратной полярнос-
ти от определителя обрыва дистанционного питания (ООДП),
входящего в комплект аппаратуры.
Напряжение постоянного тока ДП может достигать 2000 В,
что превышает допустимое рабочее напряжение одной коаксиаль-
ной пары. В нормальном режиме работы цепи и устройства ДП
указанное напряжение прикладывается к двум коаксиальным па-
рам и распределяется в соответствии с сопротивлением изоляции
пар. Чтобы избежать зависимости от сопротивления изоляции и
равномерно распределить между парами напряжение ДП, на вы-
ходе устройства включен делитель напряжения, сопротивление ко-
торого существенно меньше сопротивления изоляции коаксиаль-
ных пар. Средняя точка делителя подключается к обмотке поля-
ризованного реле, другой ее вывод заземляется. Реле отключает
устройство ДП, если любой из его проводов оказывается зазем-
ленным.
В состав стойки СДП-4 (см. рис. 13.7) входят блоки фильтров
дистанционного питания — ФДП, назначением которых является
разделение и объединение ВЧ сигнала и тока ДП с трактом пе-
редачи и приема. Кроме того, блок ФДП подавляет селективные
помехи, которые с выхода УДП могут поступать на вход ВЧ трак-
та.
Электропитание сервисных устройств систем передачи К-3600
и К-1920П, к которым относятся устройства магистральной и
участковой телемеханики, служебной связи, аппаратуры контро-
ля трактов и шумов, осуществляется от однотипных ИВЭ, струк-
турные схемы которых содержат входной фильтр ZBx, двухтакт-
ный транзисторный преобразователь U, выпрямители U1...U4,
сглаживающие емкостные фильтры Z1...Z4 и компенсационные
стабилизаторы напряжения U5 и U6 непрерывного действия (рис,
13.9). В зависимости от назначения ИВЭ число выпрямителей,
стабилизаторов и сглаживающих фильтров в схемах может быть
Различным.- Стабилизаторы оснащены защитными и сигнальными
устройствами Fl, F2.
173
Рис. 13 9 Структурная схема устройств питания сервисных систем
Электропитание устройств участковой телемеханики (ТМУ) и
усилителей служебной связи (СС), установленных на НУП, осу-
ществляется дистанционно с ОУП постоянным стабилизированным
током через средние точки линейных трансформаторов по цепям
симметричных кабельных пар с последовательным включени-
ем нагрузок. Таким же образом питаются устройства магистраль-
ной телемеханики (ТММ), но по физическим цепям симметричных
пар. Выходные параметры блоков ДП приведены в табл. 13.2.
Блоки ДП устройств телемеханики и служебной связи также
представляют собой преобразователи низкого входного напряже-
ния 24 В в выходное напряжение до 300... 350 В со стабилизацией
выходного тока.
Так как выходные параметры блоков ДП соизмеримы, схемы
блоков одинаковы. Изменение величины тока ДП для разных
устройств осуществляется изменением сопротивления в цепи об-
ратной связи.
Электрическая схема стабилизатора тока ДП аналогична схе-
ме стабилизатора тока УДП стойки СДП-4, описанного выше. От-
личием является применение только одного усилителя мощности,
так как выходные мощности блоков ДП малы. Конструктивно вся
схема устройства ДП телемеханики и служебной связи размеща-
ется в одном блоке. Нестабильность тока ДП составляет ±10%
при изменении входного напряжения на ±10% номинального зна-
чения п изменения сопротивления нагрузки от минимального зна-
1 чения до максимального. Пульсация напряжения на выходе
блоков ДП не превышает 250 мВ в диапазоне частот до
			300 Гц и 15 мВ на частотах вы-
Таблица	13 2		ше 300 Гц. Так же, как и в УДП стойки СДП-4, в блоках УДП телемеха- ники и служебной связи имеются
Блок ДП	Ток ДП, мА	Напряжение ЦП, в	
ТМУ ТММ СС	35 20 25	10...300 40...350 50...330	устройства защиты, которые от- ключают цепи ДП и включают устройства сигнализации при от- клонении тока ДП на ±(12...
174
... 18) % от номинального значения, обрыве цепи ДП и при перего-
рании предохранителя.
Блоки ДП телемеханики устанавливаются в стойке СТМ, а
блоки ДП служебной связи — в стойке СС.
Электропитание аппаратуры линейного тракта VLT-1920. Аппаратура рас-
считана на питание от источника постоянного тока с напряжением минус 24 В
или от однофазного переменного тока промышленной частоты 50 Гц напряже-
нием 220 В. Допускаемые отклонения напряжения питания постоянного тока
+22	I ю
составляют —24 ВД^ %> переменного —220 ВД20%» частоты ±6%. Аппара-
тура допускает резкие перепады напряжения постоянного тока в электропита-
ющей установке от —3 до +5 В, переменного тока ±65 В длительностью до
206 мс, кратковременные (до 20 мс) пропадания напряжения переменного то-
ка. Пульсации напряжения источника —24 В не должны превышать 250 мВ
для частот до 300 Гц, 15 мВ для частот 300 Гц .4 кГц и 0,25 мВ для частот
 6 кГц . 10 МГц.
Питание стойки линейных усилителей. Схема электропитания предусматри-
вает разделение всего оборудования стойки на два тракта На платах ввода ПВ
(рис. 13.10) имеются два самостоятельных ввода I и II постоянного тока или
один ввод переменного тока Кроме того, имеется ввод для питания цепей сиг-
нализации 111 От ПВ по двум независимым шинам напряжение поступает на
блоки местного питания БМП типа ’В-583, каждый из которых питает аппара-
туру ВЧ тракта одного направления передачи. БМП обеспечивают на выходе
напряжение 20 В, на которое рассчитана вся аппаратура стойки, за исключе-
нием платы типа ЕЬ-509 устройства ДП. Для ее работы необходимо напряже-
ние —24 В
При подаче переменного тока на стойку блоки БМП типа В-581 подключа-
ются по входу параллельно. В этом случае платы ЕЬ-509 УДП питаются от пе-
ременного тока
Основные характеристики блоков БМП
приведены в табл. ^3.3.
При питании от напряжения переменного
тока на вход БМП В-581 подается напряжение
220 В, которое через устройство ввода УВ
(рис. 13.11) и входной фильтр Z1 поступает на
выпрямитель U1. Входной фильтр обеспечива-
ет подавление индустриальных помех от сети
питания. Выпрям.итель имеет три независимых
выхода, один из которых является основным
(Для питания нагрузки), два ^других— вспомо-
гательными (для питания схемы управления
импульсного стабилизатора напряжения). По-
следние два выхода подключены к параметри-
ческим стабилизаторам напряжения U2 и U3,
выполненным на стабилитронах.
Рис. 13.10. Структурная схема питания стой-
ки линейных усилителей от источника постоян-
иого напряжения —24 В
175
Таблица 13.3
♦ Наименование параметра	Значения параметров блока	
	В-581	В-583
Номинальный входной ток, А	1,6	8,7
Выходное напряжение, В	20±0,6	20±0,6
Максимальный выходной ток, А	7,5	7,5
Минимальный выходной ток, А	0,7	0,7
Пульсации выходного напряжения, мВ (действующие зна- чения) , при частотах: ниже 300 Гц	250	250
300 Гц...6 МГц	15	15
6 кГц...1О МГц	0,1	0,1
К.п.д. при максимальной нагрузке	0,63	0,6
Импульсный стабилизатор, в состав которого входят .генератор пилооб-
разных колебаний G1, схема сравнения ,СС, формирователь импульсов управ-
ления ФИУ и ключ S1, предназначен для стабилизации напряжения, подаваемо-
го на платы стойки. В основу работы импульсного стабилизатора положен прин-
цип широтной модуляции выходных импульсов. Ширина импульсов управления
регулируется сравнением пилообразного и постоянного напряжения. Прямоуголь-
ные импульсы управления формируются регулирующими транзисторами ФИУ
с помощью триггера с эмиттерной связью.
Импульсы управления усиливаются и подаются на базы регулирующих
транзисторов ключа S1. Транзисторы включены параллельно для получения
большей мощности на выходе БМП. В блоке предусмотрено устройство защи-
ты от коротких замыканий в нагрузке SFJ, для чего сигнал с включенного на
выходе датчика Д подается на управляющий электрод тиристора устройства
защиты SF2. При. коротком замыкании в нагрузке включается тиристор, кото-
рый шунтирует основной выход выпрямителя U1, что приводит к перегоранию
сетевого предохранителя. При отсутствии выходного напряжения отпускает сиг-
нальное’ реле, контакты которого включают лампу аварийной сигнализации,
установленную на БМП, и систему внешней сигнализации.
Работа блока питания В-583 от напряжения постоянного тока —24 В ос-
нована на рассмотренном выше принципе. Структурная схема блока на вход-
Z1 U1 Z2 SF? 51 Z3	Z4
Тис. 13 11. Структурная схема БМП В-581
£76
Рис. 13.12. Структурная схема БМП В-583
ное напряжение —24 В приведена на рис. 13.12. К отличительным ее особен-
ностям следует отнести наличие вольтодобавочного преобразователя U1, ко-
торый вместе с основным источником —24 В обеспечивает минимальное на-
пряжение 27 В для питания задающего генератора G1 и нагрузки Выпрямите-
ли U4, U5 служат для питания схемы управления импульсным стабилизатором.
Система дистанционного питания позволяет с двух смежных ОУП обеспе-
чить работу до 30 последовательно включенных НУП (рис. 13.13). Цепь ДП
одной системы связи образуется по центральным приводам двух коаксиальных
пар, причем все усилители НУП одного направления передачи ВЧ-тракта полу-
чают питание от одного ОУП, а другого направления — от второго ОУП. Пе-
редача стабильного постоянного тока ДП производится навстречу направлению
передачи сигналов ВЧ-тракта.
Указанные выше особенности построения цепи ДП вызваны тем, что авто-
матическое регулирование уровня (АРУ) ВЧ тракта в системе передачи на НУП
осуществляется изменением коэффициента усиления линейных усилителей, в це-
пи обратной связи которых включены терморезисторы. Терморезисторы изменя-
ют свои сопротивления в зависимости от величины тока ДП. Следовательно,
УДП, регулирующее ток, должно размещаться на приемном конце ВЧ-тракта.
На приемном конце изменения уровня контрольной частоты ВЧ-тракта фик-
Рис. 13.13. Структурная схема цепи ДП системы передачи VLT-1920
177
сируются 8-разрядным счетчиком, который управляет работой УДП. Счетчик
имеет 256 ступеней, и каждой его ступени соответствует изменение тока ДП
на 67 мкА, поэтому максимальное изменение тока при прохождении всех 256 '
ступеней составляет 17,2 мА Однако в процессе эксплуатации аппаратуры ука-
занные изменения могут оказаться недостаточными, поэтому в аппаратуре пре-
дусмотрена возможность более широкого изменения тока ДП: от 73,4 до 100 мА,
причем имеется четыре поддиапазона с полосой ±8,6 мА каждый и фиксирован-
ной установкой значений тока ДП на уровне 82; 85; 88 и 91 мА соответст-
венно. Нестабильность выставленного значения тока УДП ±0,2%. Максималь-
ное напряжение ДП может достигать 950 В
Известно, что цепи ДП, организованные по схеме «провод — земля», в боль-
шей степени подвержены электромагнитным воздействиям посторонних элект-
рических систем, чем цепи, без использования «земли» в качестве обратного
провода Исследования показывают, что большую опасность для работы ап-
паратуры представляет гальваническая составляющая влияющих напряжений,
которая в междугородных кабельных линиях может достигать 1 В/км любой
полярности. Значения допускаемых посторонних напряжений в аппаратуре, выз-
ванных гальваническими связями, приведены в табл. 13 4. Если при проекти-
ровании кабельной линии окажется, что ожидаемые этих побочных на-
пряжений" превышают указанные в табл. 13 4, то следует уменьшить длину
секции ДП
Устройство ДП секции, содержащей до 30 НУП, состоит из двух плат
типа ЕЬ-507 и ЕЬ-509. Если в секции ДП включаются до 15 НУП, то питать
их можно от одной^ платы ЕЬ-507. Следует отметить, что плата ЕЬ-509 явля-
ется вспомогательной и самостоятельно
питать аппаратуру НУП не может. Она,
по существу, является вольтодобавочным
элементом, управление которым осу-
ществляется от платы ЕЬ-507.
Плата ЕЬ-507 содержит управляемый
преобразователь УП (рис. 13 14) (со-
стоит из усилителя мощности А1, вы-
прямители U1, частотно-импульсного мо-
дулятора UB1, вспомогательного усили-
теля А2 и источника электропитания
U2), линейный регулятор ЛР, элементы защиты F1, сигнализации Н1 и уст-
ройство автоматического повторного включения АПВ. Напряжение ДП посту-
пает от УП на линейный регулятор тока ЛР, который в сочетании с УП обес-
печивает высокую стабильность тока в линии и позволяет устанавливать тре-
буемые для системы АРУ средние значения тока ДП. С линейного регулятора
управляющее напряжение снимается на частотно-импульсный модулятор UB1.
Линейный регулятор непрерывного действия выполнен по схеме с последо-
вательно включенным транзистором, изменение напряжения на переходе эмит-
тер — коллектор которого позволяет поддерживать требуемую стабильность тока
ДП Транзистор VT5 (рис. 13.15) работает в режиме непрерывного регулиро-
вания. Система линейного и импульсного регуляторов работает так, что падение
напряжения на переходе эмиттер — коллектор транзистора VT5 поддержива-
ется постоянным, а изменяется напряжение управляемого преобразователя УП’
Установка тока ДП в зависимости от уровня автоматического регулирования
Таблица 13.4
Число НУП в секции ДП	Расстояния между смеж- ными ОУП, км	Допускаемое значение побочных напряжений, В/км
1...26	12...162	1 ,о
27	168	0,9
28	174	0,75
29	180	0,6
30	186	0,45
17-8
Рис 13 14. Структурная схема устройства ДП (плата ЕЬ-507)
осуществляется по сигналу, снимаемому с резистора R9 и резисторов двоично-
го счетчика. Далее это напряжение через усилитель А1 и транзисторы VT3,
VT4 передается на резистор R2. Изменение тока ДП по сигналу АРУ проис-
ходит гораздо медленнее, нежели отработка нестабильности по нагрузке и ис-
точнику питания.
Узел переключений сопротивлений УПС двоичного счетчика предназначен
'для подключения к линейному регулятору соответствующих резисторов по
командам' от АРУ. В узле имеются восемь герконов, которые управляются уст-
ройством АРУ, восемь резисторов, подключаемых контактами герконов к ли- '
нейному регулятору; лампы, отображающие состояние двоичного счетчика, а
также необходимые диодные сборки для развязки цепей управления и сиг-
нализации Узел позволяет получить 256 значений сопротивления, которые мо-
гут изменять значение тока ДП относительно установленного значения на ±128
ступеней.
При отработке линейным стабилизатором (ЛР) любого из возмущающих
воздействий информация об этом передается на вход частотно-импульсного мо-
дулятора UB1 (рис. 1314). Он преобразует непрерывный сигнал изменения на-
пряжения в импульсный сигнал так, чтобы при увеличении напряжения эмит-
тер— коллектор линейного регулятора уменьшалась частота следования импуль-
Рис. 13.15. Принципиальная электрическая схема линейного регулятора (ЛР)
179
к УП(,
сов. На выходе модулятора образуется последовательность импульсов одина-
ковой длительности и переменной частоты следования. Модулятор имеет два1
независимых выхода, в которых импульсы управления вспомогательным уси-
лителем сдвинуты относительно один другого на 180°.
В качестве преобразователя изменения напряжения на регулирующем тран-
зисторе ЛР в соответствующую частоту применяется нестабильный мульти-
вибратор. По отношению к управляющим импульсам он выдает удвоенную ча-
стоту следования импульсов, которые дифференцируются и разводятся на два>
канала управления. Далее с помощью одновибраторов получаются нормиро-
ванные импульсы длительность 120 мкс, которые поступают на вспомогательный
усилитель. Элементы схемы линейного стабилизатора и частотно-импульсного-
модулятора находятся под потенциалом напряжения дистанционного питания.
Вспомогательный усилитель А1 выполнен в низковольтном исполнении. Развяз-
ка схемы по напряжению производится с помощью трансформаторов модулято-
ра и источника U2.
В УДП частота следования импульсов изменяется в пределах 0,25... 4,0 кГц.
Вспомогательный усилитель может работать с двумя усилителями мощности,
один нз которых размещается на плате ЕЬ-507, другой — на плате ЕЬ-509. Кро-
ме того, с выхода вспомогательного усилителя снимается сигнал для системы
сигнализации.
Устройство U2 (см. рис. 13.14) предназначено для питания цепей логиче-
ских элементов частотно-импульсного модулятора UB1, создания высокоста-
бпльного опорного напряжения линейного регулятора, питания устройств защи-
ты, автоматического повторного включения (АПВ) и двоичного счетчика. В
схеме питающего устройства применяется двухтактный преобразователь с са-
мовозбуждением и рабочей частотой 28 кГц. Устройство обеспечивает несколь-
ко номинальных выходных напряжений, часть из которых стабилизирована
стабилизаторами компенсационного типа непрерывного действия.
В плате ЕЬ-507 предусмотрена защита цепи ДП по току и напряжению.
Схема-защиты по току реагирует на ток ДП, равный 115 мА и больше. Пре-
дел срабатывания защиты по напряжению устанавливается с помощью потен-
циометра и может изменяться от 30 до 1040 В. Сигнал в схему защиты по то-
ку поступает с линейного регулятора тока ДП, сигнал по напряжению — с де-
лителя напряжения, включенного до линейного регулятора тока. Любой из сиг-
налов воздействует на триггер, который блокирует нестабильный мультивиб- .
ратор частотно-импульсного модулятора, что приводит ж срыву генерации им-
пульсов и отключению УДП. Время срабатывания защиты по напряжению, а-
также форма импульса перенапряжения на выходе УДП зависят от установлен-
ной величины порога срабатывания.
Схема сигнализации, содержащая триггер и реле, предназначена для выда-
чи сигнала о неисправности в систему сигнализации платы и стойки, а также
сигнала на блокирование системы АРУ. Импульсы управления устройством сиг-
нализации снимаются с выходных обмоток трансформатора вспомогательного
усилителя. Прн отсутствии этих импульсов срабатывает сигнализация.
В УДП имеется устройство автоматического повторного включения (АПВ)'
однократного действия, срабатывающее после отключения УДП из-за появления
в цепи импульсных перенапряжений. Время между отключением и повторным
включением УДП составляет 2 с. Для перевода схемы АПВ в исходное состоя-
ние необходимо нажать пусковую кнопку устройства ДП.
180
Та блица 13.5
Наименование параметра	Значеиие^параметра
Напряжение питания, В	—20,2 ±3 %
Допускаемые кратковременные изменения напряжения питания —10... 4-15%, мс	До 150
Потребление тока от источника, А Выходное напряжение, В, при изменениях тока ДП 70...ЮО мА и нестабильности	0.4...5.2
до 0,2%	I0...470
до 0,5%	0...470
Напряжение холостого хода, В	.1000
Длительность полного снятия напряжения холостого хода, с	5
Установочные значения тока ДП, мА	82; 85; 88; 91
Диапазон регулировки (256 ступеней) тока ДП, мА	±8,6
Скорость регулирования тока ДП, с	5
Нестабильность тока ДП при изменении напряжения	±0,2
питания от 19 до 21 В, окружающей температуры от 4-10 до 4-40°С, выходного напряжения от 10 до 470 В, 0/,	•
/о Нестабильность тока ДП при изменении напряжения питания от 19 до 21 В, окружающей температуре от 4-10 до 4-40°С, выходного напряжения 0... 470 В, %	±0,5
Коэффициент полезного действия Пределы отключения:	0,7
по току ДП, мА	115±6
по напряжению, В	30...1040
Длительность отключения, с	0,015 ..2
В табл. 13 5 приведены параметры платы ЕЬ-507.
Выше отмечалось, что для расширения диапазона напряжения ДП совме-
стно с платой ЕЬ-507 может применяться дополнительная плата ЕЬ-509. Ее-
выходное напряжение равно 20... 520 В, что совместно с основной платой поз- '
воляет получить рабочее напряжение в цепи ДП около 950 В. В состав платы
ЕЬ-509 входят преобразователь, получающий сигналы управления от платы*
ЕЬ-507, выпрямитель, предохранители и приборы сигнализации.
Преобразователь блока содержит усилитель мощности, выполненный ПО'
двухтактной схеме на транзисторах, включенных по схеме с общим эмиттером»
с повышающим трансформатором, однофазный выпрямитель и выходной фильтр
для сглаживания тока нагрузки. В плате ЕЬ-509 имеется выпрямитель напря-
жения сети с выходным напряжением 32 В, которое после выпрямления пода-
ется на фильтр LC. Предохранители установлены в каждом проводе первич»-
ной обмотки сетевого трансформатора и в одном проводе вторичной.
В табл. 13 6 приведены основные параметры дополнительной платы ЕЬ-509.
Выпускается модифицированная плата ЕЬ-509, которая имеет обозначение-
ЕЬ-508 и выполняет все функции платы ЕЬ-509, но отличается тем, что рассчи-
тана на питание только от постоянного тока напряжением —24 В.
Особенности эксплуатации системы ДП. Одним из важных вопросов эксп-
луатации системы передачи является сохранение ее работоспособности при про-
ведении профилактических или восстановительных работ на кабельной линии,.
Это в первую очередь относится к возможности отключения тока на любом*
181?
Т а б л и ц а 13.6
Наименование параметра
Напряжение питания, В:
переменного тока
постоянного тока
гПотребление тока, А:
переменного
постоянного
^Габаритные размеры, мм
'Масса, кг
Значение параметра
22О±2о%
-24±f2%
0,2... 1,0
0,1.„4,0
580X200X120
17,5
•усилительном участке без прекращения работы системы передачи. Структурная
‘схема цепи ДП и построение аппаратуры ДП позволяют отключать ток в лю-
*бом усилительном участке без доставки на линию специальных станций элект-
ропитания.
В этом случае ДП организуется по цепи «провод — провод» и на ОУП,
'питающем более 30 усилителей, подключается УДП-П. В предельном случае
•один из ОУП может питать 58 усилителей, для чего понадобится подать в ли-
онию напряжение примерно ±900 В относительно земли. Такое значение на-
пряжения допустимо для цепи ДП. Требуемую стабильность тока ДП обес-
печивают основные устройства ДП, размещенные на' стойке ВЧ тракта. Если
• секция ДП содержит 15 и менее НУП, то прн снятии напряжения с кабеля
*не требуется подключать УДП-П.
Питание аппаратуры служебной связи. Аппаратура размещается в ОУП на
-стойке контроля и служебной связи и в контейнерах НУП. Усилители служеб-
ной связи НУП получают питание по искусственным цепям через средние точки
.линейных трансформаторов от ОУП. Блоки ДП обеспечивают значение постоян-
.мого тока 30 мА при максимальном напряжении 350 В, что позволяет питать
линию между двумя смежными ОУП. На одной стойке контроля и служебной
связи размещается до пяти блоков ДП, блоки питаются стабилизированным
напряжением 20 В, которое подается от БМП.
Блок ДП представляет собой неуправляемый преобразователь напряжения
—20 В в требуемое напряжение. Напряжение питания через входной LC-фильтр
«поступает на преобразователь с самовозбуждением. Выходной трансформатор
•преобразователя имеет несколько отводов, переключением которых подбирают
ток ДП. Точное значение тока ДП устанавливается с помощью резисторов на
выходе блока. Переменный ток, полученный от преобразователя, через выпря-
митель, выходной LC-фильтр и устройства выбора полярности напряжения ДП
^поступает в кабельную линию.
В блоке ДП предусмотрены контроль тока и защита от включения блока
-на короткозамкнутую цепь. Состояние блока отображается световой сигнализа-
щией. Возможна трансляция сигналов во внешнюю систему сигнализации. При
-.изменении тока ДП на ±5 мА от номинального значения срабатывает система
контроля и отключает блок. В качестве датчика изменения тока служат рези-
сторы, по которым протекает ток ДП Напряжение с резисторов попадает на
триггер Шмитта, воздействующий на схему отключения блока ДП.
1Й82
В случае включения блока ДП на короткозамкнутую цепь устройство срав-
нения входного и выходного напряжений преобразователя вырабатывает им-
пульс управления, который поступает в устройство отключения. Устройство
состоит из триггера и реле, которое при срабатывании своими контактами шун-
тирует переходы эмиттер — база транзисторов преобразователя напряжения.,
после чего он отключается.
Электропитание аппаратуры системы передачи К-1920У. Система К-192 ОУ"
предназначена для работы по кабелям типа КМБ и рассчитана на питание от~
—2 ~
однофазного переменного тока напряжением 220 В ±3% и частотой 50_^| Гц.
В комплексе аппаратуры ОП н ОУП применяется около 10 разновидностей бло-
ков питания.
Наиболее распространенным в аппаратуре является блок питания, который/
представляет собой нестабилизированный выпрямитель, собранный по мостовой1
схеме, на выходе которого включается сглаживающий LC-фильтр. Блок обес-
печивает на выходе анодное (160 В) и накальное (6,9 В) напряжения, точные/
значения которых подбираются потенциометрами.
Другой разновидностью источника вторичного электропитания является уст-
ройство, в состав которого помимо выпрямителя и фильтра входит полупровод-
никовый стабилизатор напряжения компенсационного типа непрерывного дей-
ствия. В зависимости от требований к питаемой аппаратуре в ИВЭ этого ви-
да вводятся некоторое усовершенствования для повышения стабильности вы-
ходного напряжения.
Дистанционное питание аппаратуры НУП осуществляется по двум цент-
ральным проводам коаксиальных пар (рис. 13.16). От одной цепи ДП могут'
получать электропитание до 15 НУП, что позволяет устанавливать ОУП на*
расстояния до 186 км один от другого. Нагрузка каждого НУП включена в-
цепь ДП параллельно по автотрансформаторной схеме. Применение автотранс-
форматоров позволяет на выходе каждого НУП восстанавливать напряжение-
ДП до номинального значения при меньших потерях, что в итоге существенно
увеличивает дальность действия ДП и дает возможность применять однотип-
ные устройства электропитания на всех НУП. В состав источника электропи-
тания НУП входят блок автотрансформатора ТЗ, стабилизатор напряжения U3,,
два однотипных анодных выпрямителя U1 и U2, а также платы питания вспо-
могательных нагрузок ВН.
Предельная мощность, ‘ потребляемая одним НУП, составляет 650 Вт, а?
том числе две стойки усилительного оборудования требуют по 290 Вт каждая,,
а 60 Вт может расходоваться на вспомогательные нагрузки. Блок автотранс-
форматора имеет также обмотки, включенные по трансформаторной схеме, для-
получения напряжения 220 В для питания основного оборудования и 24 В для’
питания оборудования телемеханики, служебной связи, вентилятора, паяльни-
ка и др. Блоки автотрансформаторов рассчитаны на мощность 1200 н 650 Вт.
Если полусекция ДП содержит 15 НУП, то на первых четырех устанавливают-
ся блоки большей мощности. Стабилизатор напряжения обеспечивает выход-
ные напряжения 185 и 7,9 В с отклонениями ±2% при изменениях входного'
напряжения 220 В 2^15% • Стабилизатор выполнен по параллельной схеме, ос-
новными элементами которой являются линейный реактор и нелинейный клю-
чевой элемент. Линейный реактор включен в цепь нагрузки последовательно,
а ключевой'элемент — параллельно. Принцип действия стабилизатора основан
185>
№
ч Г
Рис. 13.16. Структурная
схема цепи ДП системы
передачи Д-1920У
Рис. 13.17. Структурная
схема цепи ДП аппара-
туры К-120
tl2 том, что прн изменении входного напряжения нли тока нагрузки нели-
нейный ключевой элемент изменяет ток через реактор так, чтобы среднее
значение напряжения на нагрузке оставалось неизменным. В силовой части?
ключевого элемента применены два встречно включенных тиристора, каждый?
из которых шунтирован диодом. Ток через ключевой элемент регулируется из-
менением угла включения тиристоров. Для повышения надежности в стаби-
лизаторе имеются основной и резервный ключевые элементы. В состав блока
выпрямителя входит однофазный мост для выпрямления анодного напряже-
ния, трехзвенный сглаживающий LC-фильтр, резисторы для подстройки вы-
ходных напряжений. Сопротивления резисторов выбираются так, чтобы мож-
но было изменять накальное напряжение в пределах ±0,36 В и анодное—'
±7,0 В при токах 4,5 и 0,35 А соответственно. Кроме того, на стойке
линейных усилителей устанавливаются два дополнительных блока питания*
устройств автоматической регулировки уровня АРУ линейных ВЧ сигналов.
Блок питания АРУ состоит из выпрямителя, сглаживающего емкостного филь-
тра и транзисторного стабилизатора компенсационного типа непрерывного дей-
ствия.
На питающем пункте устанавливаются шкафы дистанционного питания
ШДП-7 предназначенные для подачи электропитания на НУП. В каждом шкафу
имеются два комплекта оборудования, каждый из которых рассчитан на вы-
ходную мощность до 7,5 кВ-А. Комплект содержит два однофазных повышаю-
щих трансформатора Т1 и Т2, устройства защиты, комкГутации и сигнализации.
Имеется возможность сохранения схемы управления в рабочем состоянии при
отключении питающего напряжения на время до 6 с. Максимальная защита —
двухступенная. Первая ступень настраивается на ток до 50 А и имеет выдерж-
ку времени до 3,5 с, вторая — на ток 70 А и срабатывает без выдержки вре-
мени. Таким образом достигается устойчивая работа устройства защиты при
переходных процессах в цепях электроустановки. В ШДП-7 предусмотрена воз-
можность заземления цепи ДП, что необходимо делать по условиям техники
безопасности при работах на НУП или с кабелем. Кроме Того, в ШДП-7 уста-
новлены разделительные фильтры, позволяющие вводить токи ДП в линию.
На внутризоновых линиях связи применяются системы переда-
чи К-120, К-300 и ИКМ-480.
Электропитание аппаратуры К-120. Аппаратура К-120 пред-
назначена для работы по однокабельной системе с использова-
нием коаксиальных кабелей ВКПП 2,1/9,4 и ВКПА 2,1/9,7. Аппа-
ратура рассчитана на работу от источника постоянного напряже-
ния, которое может изменяться от 22 до 30 В. К особенностям ап-
паратуры следует отнести возможность применения подвесных
кабельных линий и выделения тракта на НУП. Последняя осо-
бенность предъявляет к некоторым узлам, в том числе к устрой-
ствам цепи ДП, специфические требования. Для реализации этих
требований необходимо аппаратуру НУП питать одновременно с
Двух сторон без разделения цепи ДП на полусекции. На каждом
НУП предусматривается устройство, замыкающее цепь ДП по
обеим сторонам от места ее обрыва (рис. 13.17). Нагрузки НУП
в цепи ДП включаются последовательно, на входе и выходе каж-
дого НУП имеется реле и К2, контакты которых при отсутст-
185
®ии тока ДП подключают в цепь ДП шлейфовые резисторы R1 и
Сопротивления резисторов выбираются такими, чтобы в цепи
«реле К2 при обрыве кабеля со стороны обрыва подключался
-шлейфовый резистор, сопротивление которого равно сопротивлению
цепи ДП оборванного участка. Число НУП может изменяться
•от одного до 19. Расстояние между питающими станциями не пре-
вышает 200 км. Цепь ДП организована по схеме «провод — про-
вод», в качестве одного из проводов используется центральный
шровод коаксиальной пары, а другого — обратный провод (труб-
жа). ДП осуществляется стабилизированным постоянным током
75 мА, допускаемое отклонение тока —3...+7%. Суммарное па-
дение напряжения в цепи составляет 500 В, причем в нормаль-
ном режиме работы каждое из устройств ДП подает в линию
напряжение 250 В. Если одно из устройств ДП по каким-либо
причинам отключается, то ДП НУП автоматически передается
исправному устройству.
Первоначальное включение нагрузок НУП происходит следую-
щим образом. Через реле К1 протекает ток ДП и оно срабатыва-
ет, размыкая цепь резистора JR1. Срабатывает также реле К2 и
резистор R2 отключается. Таким образом происходит постепен-
ное включение всех НУП. Если цепь ДП окажется оборванной
на любом ее участке, например между первым и вторым НУП, то
на первом НУП отключается обмотка реле К2, а на втором — К1,
и аппаратура первого НУП будет получать питание от станции
Л, а второго и других НУП — от станции Б.
Устройство ДП представляет собой стабилизатор тока и обес-
печивает на выходе стабильное значение тока при изменении на-
пряжения на нагрузке от 20 до 500 В. В состав УДП входят:
узел управления и защиты по входу, стабилизатор напряжения
для питания местных цепей УДП, задающий генератор, усилитель
^мощности, двухкаскадный регулятор напряжения смещения уси-
лителя мощности, выпрямитель, фильтр, узел коммутации выход-
ных цепей, цепи обратной связи и сигнализации. В узле управле-
ния и защиты по входу сосредоточены элементы включения, вык-
лючения, переключения ДП и входной защиты по низкому напря-
жению. Стабилизатор напряжения последовательного типа непре-
рывного действия обеспечивает стабильное напряжение для пита-
ния задающего генератора и цепей управления усилителем мощ-
ности. Задающий генератор обеспечивает -получение последова-
тельности прямоугольных импульсов с частотой следования 8 кГц
и собран по двухтактной схеме. Усилитель мощности выполнен по
двухтактной схеме. Стабилизация выходного тока происходит за
-счет изменения коэффициента усиления усилителя. Снимаемый с
выхода УДП сигнал о значении тока ДП воздействует на двух-
«каскадный регулятор, который изменяет выходное напряжение
усилителя мощности. С выхода усилителя сигналы прямоугольной
•формы поступают на выпрямитель, фильтр и через элементы мак-
симально-нулевой защиты в линию. Указанная защита автомати-
чески отключает напряжение ДП при пропадании тока ДП или
386
превышении им номинального значения на 20%. Кроме того, име-
ется сигнализация при изменении тока ДП до (72±0,5) мА и ме-
нее или от (86±2) мА и более.
Коммутационное поле обеспечивает заземление цепи ДП и раз-
ряд емкости кабеля при проведении ремонтных работ. Устройство»
ДП размещается в трех- блоках, которые устанавливаются на
стойках линейного оборудования.
На НУП в устройства приема ДП входят стабилитроны VDT
и VD2 (см. рис. 13.17), предназначенные для стабилизации нап-
ряжения на линейных усилителях и устройствах автоматической,
регулировки уровня, реле К/ и /<2, шлейфовые резисторы R1 и
R2, а также элементы фильтра для разделения тока ДП и инфор-
мационных сигналов линейного тракта.
Напряжение на стойки аппаратуры К-120 подается через ввод-
ные зажимы на панель защиты и сигнализации, которая распола-
гается в центральной части строек. На ней находятся контроль-
ные гнезда, предохранители и реле контроля каждого ввода. Да-
лее напряжение источника питания подается на узлы аппаратуры,,
причем одна часть аппаратуры питается непосредственно напря-
жением 22 ...30 В, другая — через ограничители — напряжением
22... 26 В и третья — через электронные стабилизаторы напряже-
ния. Панель обеспечивает звуковую и оптическую сигнализацию о
пропадании напряжения на вводах стоек и перегорании предохра-
нителей, а также трансляцию сигналов в устройства внешней сиг-
нализации.
В состав ограничителя-стабилизатора входят электронные ста-
билизаторы напряжения, устройства защиты электронных стаби-
лизаторов от повреждений при коротких замыканиях выходов, уст-
ройства контроля и индикации отклонений выходного напряже-
ния сверх допускаемых значений и устройства сигнализации о пе-
реходе в аварийный режим. Стабилизатор напряжения компенса-
ционного типа непрерывного действия обеспечивает на вых о де-
напряжение 19 В±3% при токе-0,il ... 3,0 А. Подобным способом
построен ограничитель напряжения, на регулирующих транзисто-
рах которого увеличивается падение напряжения, если входное
напряжение превышает 26 В. Защита стабилизатора и*ограничи-
теля при коротком замыкании на выходе осуществляется перево-
дом регулирующих транзисторов в режим ограничения тока. Пос-
ле устранения короткого замыкания устройство автоматически
возвращается в начальное состояние. На всех стойках аппарату-
ры К-120 применяются одинаковые блоки стабилизаторов и огра-
ничителей, которые располагаются в нижней части стоек.
Электропитание аппаратуры линейного тракта системы переда-
чи И КМ-480. Система передачи ИКМ-480 предназначена для ра-
боты по кабелям МКТ-4 на внутризоновой сети. Аппаратура ИКМ-
480 рассчитана на питание от источников постоянного тока нап-
ряжением 60 В±10% или 24 В ±10%. Номинальное напряжение-
выбирается при заказе аппаратуры. В остальном входные пара-
метры напряжения электропитания отвечают требованиям дейст-
18Г
жующих нормативных документов и ГОСТ. Аппаратура линейно-
го тракта размещается на стойке окончания линейного тракта
(СОЛТ).
В состав оборудования электропитания стойки входят следую-
щие устройства: блоки ИВЭ на выходные напряжения 5 и 12 В
(СН60/12, СН60/5, СН24/12 и СН24/5), устройства ДП цифрово-
го тракта, служебной связи, магистральной и участковой телеме-
ханики. Кроме того, имеется устройство переполюсовки питания —
УПП, с помощью которого производится определение поврежден-
ного участка.
На входе стойки имеются три независимых ввода питания, два
из которых обеспечивают питанием основное оборудование, а тре-
тий — цепи контроля и сигнализации. Каждый ввод оборудуется
юмкостным помехоподавляющим фильтром и предохранителем.
Питание аппаратуры стойки распределяется таким образом, что
от одного ввода питается оборудование первой, а от другого —
второй системы передачи. К этим вводам подключается также ап-
-паратура телемеханики и служебной связи. Устройцтва ДП защи-
щены плавкими предохранителями. ИВЭ подключены к вводам
через блок управления. С помощью тумблеров и фотодиодов осу-
ществляется включение и отключение питания и световая инди-
кация состояния цепей питания аппаратуры. Имеется возможность
автоматического переключения нагрузок сигнального ввода на
другой ввод, если на нем пропадает напряжение.
Блоки стабилизаторов напряжения (СН) служат для получе-
ния напряжений ±5 и ±12 В и располагаются в комплектах пи-
таемой аппаратуры. Аппаратура окончания линейного тракта каж-
дой системы получает питание от отдельных блоков СН. Сервис-
ная аппаратура телемеханики и служебной связи имеет общие
блоки СН.
Рассмотрим принцип действия стабилизатора СН60/12 (рис.
43.18). Блок представляет собой однотактный импульсный стаби-
лизатор с последовательным включением- регулирующего транзис-
тора. Напряжение питания 60 В через выходной П-образный LC-
фильтр Z1 поступает в силовую часть, в которой происходит пре-
образование напряжения источника в стабилизированное напря-
жение 12 В. С выхода силовой части через выходной АС-фильтр
Z2 напряжение 12 В поступает в нагрузку. Напряжение обратной
связи снимается до выходного фильтра.
Ключевой элемент выполнен по схеме составного транзистора
VT1, VT2. Параллельно базовому резистору R3 включен конден-
сатор С/, форсирующий включение транзистора. В коллекторной
цепи переключающего транзистора включена первичная обмотка
трансформатора тока ТА1, выполняющая роль датчика тока, и
первичная обмотка накопительного дросселя L1. Дроссель L2, ди-
од VD2 поддерживают режим работы транзистора VT1. Комму-
тирующий диод VD3 для снижения уровня помех шунтирован
цепью R6, СЗ. Для защиты нагрузки от переполюсовки в случае
пробоя диода VD5 установлен диод VD4.
188
Рис 13 18 Структурная схема стабилизатора СН 60/12
На интервале открытого состояния транзистора VT1 дроссель
L1 заряжается от первичного источника 60 В. После закрытия
•составного транзистора VT1, VT2 дроссель разряжается на наг-
рузку и одновременно подзаряжает конденсатор С4 и конденса-
торы фильтра Z2. Стабилизация выходного напряжения осуществ-
ляется изменением длительности открытого состояния транзистора
VT1 широтно-модулированным сигналом, поступающим из платы
управления ПУ. Если значения тока и напряжения выходят за
допускаемые пределы, схема управления вырабатывает сигнал уп-
равления, обеспечивающий ограничение напряжения на шинах
питания и защиту при импульсных изменениях входного напря-
жения.
В состав схемы управления входят: задающий генератор G1 на
частоту 16... 20 кГц, датчик Д, усилитель сигнала ошибки А1 с
источником опорного напряжения, широтно-импульсный модуля-
тор UB1 и усилитель с развязывающим трансформатором А2.
Имеются также узлы первоначального 'запуска ЗП и защиты 3.
Узел запуска служит для питания платы управления в момент
пуска, после чего он отключается, и питание платы осуществля-
ется с выхода стабилизатора. Узел сигнализации выдает сигнал в
случае пропадания выходного напряжения.
Стабилизатор СН60/12 допускает заземление любого выход-
ного вывода. Такую же структурную схему, как у СН60/12, име-
ет стабилизатор СН60/5. Следует отметить, что в стабилизаторах
СН24/12 и СН24/5, в отличие от стабилизаторов на входное нап-
ряжение 60 В, в силовой части применена однотактная схема без
инверсии. Энергия в нагрузку передается, когда ключевой элемент
находится в открытом состоянии.
Дистанционное питание оборудования НРП системы ИКМ-480
°рганизовано по центральным проводам двух коаксиальных пар.
189
Максимальное расстояние между двумя смежными питающими
пунктами составляет 200 км. Длина усилительного участка 3 км.
Регенераторы включены в цетть ДП последовательно. Питание осу-
ществляется стабилизированным постоянным током 0,2 А±5%.
Напряжение на нагрузке может изменяться от 40 до 1300 В. Ко-
эффициент пульсации тока ДП не более ±2% от номинальной
величины. Помимо основной функции стабилизации тока, устрой-
ство ДП обеспечивает контроль за током и напряжением, которые
подаются в линию, видимый разрыв цепи и ее заземление, транс-
ляцию в линию напряжения обратной полярности, поступающего
от УПП. В УДП предусмотрена предупредительная и аварийная
сигнализация. Работа последней сопровождается отключением
устройства. Предупредительная сигнализация срабатывает при
вводе в работу резервных устройств и перегорании предохраните-
лей в отдельных избыточных блоках УДП, причем указанные пов-
реждения не приводят к остановке связи. Аварийная сигнализа-
ция срабатывает при обрыве цепи ДП, увеличении тока ДП более
чем на 10% номинального значения и появлении на одном из
проводов цепи напряжения более 1000 В относительно земли.
В комплект УДП входят шесть управляемых усилителей мощ-
ности КУ 1... КУ6, два устройства управления УУ, блок выхода
БВ, устройство сигнализации и защиты УСЗ и шунтирующие дио-
ды VDT...VD6 (рис. 13.19).	।
Рис. 13.19. Структурная схема УДП системы передачи ИКМ-480}
190
В предельном случае работы УДП на длинную цепь требуется
одно устройство управления и пять усилителей. Введение резерв-
ных устройств УУ и КУ значительно повышает время наработки
на отказ устройства УДП. Требуемое число постоянно включенных
КУ в зависимости от числа питаемых регенерационных пунктов
выбирается из табл. 13.7.
Стабилизация тока ДП осуществляется путем широтно-им-
пульсной (ШИ) модуляции сигнала управления, подаваемого на
вход усилителя мощности КУ. Усилитель содержит входной Z1 и
выходной Z2 LC-фильтры, собственно усилитель мощности А1 и
выпрямитель U1. Входной .фильтр Z1 защищает токораспредели-
тельную сеть предприятия связи от гармоник, получаемых в цепях
литания усилителя мощности. Если напряжение питания УДП
24 В, то усилитель выполняется по двухтактной схеме со средней
точкой. При использовании первичного источника с напряжени-
ем 60 В применяется полумостовая схема. На выходе каждого
КУ напряжение может регулироваться от 40 до 350 В. Потребляе-
мая КУ от сети мощность не превышает 90 Вт.
Устройство управления УУ представляет собой ШИ-модулятор,
который имеет два выхода. На каждом выходе образуется пос-
ледовательность модулированных импульсов, причем импульсы
каждой последовательности сдвинуты относительно друг друга на
180°. Частота следования импульсов управления близка к 18 кГц.
В УУ осуществляется также развязка низкопотенциальных и вы-
сокопотенциальных цепей напряжения первичного источника и ДП.
В УУ имеется переменный резистор, предназначенный для уста-
новки тока ДП.
В блоке выхода БВ размещаются датчики тока ДП, необхо-
димые для работы цепей стабилизации и защиты, резисторы схе-
мы организации средней точки цепи ДП и эквивалентной нагруз-
ки, контрольные приборы тока и напряжения ДП, ВЧ помехопо-
давляющие фильтры, работающие в диапазоне частот 30кГц...
25 МГц, и коммутационное поле, которое позволяет осуществлять
зримый разрыв цепи ДП и ее заземление.
Устройство сигнализации и защиты содержит узлы сравнения
контролируемых величин с опорными, исполнительные элементы
и элементы индикации. На лицевой панели устройства размещены
органы управления и светодиоды. Рядом со светодиодами нанесе-
ны соответствующие надписи. Дистанционное питание устройств
участковой и магистральной телемеханики
и усилителей служебной связи осуществля-
ется по симметричным парам кабеля МКТ-4
постоянным стабилизированным током по
схеме «провод — провод». Токи ДП упомя-
нутых выше устройств составляют 40, 20 и
20 мА при максимальных напряжениях 430,
360 и 430 В соответственно. Стабилизация
тока ДП осуществляется с помощью широт-
но-импульсной модуляции. УДП выполнены
Таблица 13.7
Число НРП
в полусекции
ДП
Требуемое
число КУ
25...33
16...24
7...15
До 6
5
4
3
2
191
по одной структурной схеме, которая содержит комплект усилителя
' .мощности КУ, устройства управления УУ, защиты и сигнализации
УЗС.'Схема УДП работает аналогично приведенной на рис. 13.19.
Устройство переполюсовки питания (УПП) предназначено для
подачи в цепь ДП напряжения обратной по сравнению с ДП по-
лярности, что позволяет обеспечить определение места обрыва ка-
беля. УПП выдает в линию напряжение ±450 В с допустимой
суммарной нестабильностью ±30 В. Изменения выходного тока
составляют 4... 170 мА. УПП представляет собой стабилизатор
напряжения, в состав которого входят усилитель мощности КУ,
устройство управления УУ и делитель выходного -напряжения, с
которого снимается контролируемое напряжение для цепи обрат-
ной связи. Стабилизация выходного напряжения осуществляется
за счет широтно-импульсной модуляции сигналов управления, по-
даваемых на вход КУ. Схема КУ аналогична ранее рассмотренной
схеме КУ УДП ВЧ тракта.
Электропитание аппаратуры линейного тракта системы передачи К-300. Си-
стема передачи' К-300 предназначена для работы по кабелям МКТ-4. Аппара-
тура К-300 рассчитана на работу от источника постоянного напряжения 24 В.
В остальном входные параметры питающего напряжения отвечают требованиям
действующих нормативных документов и ГОСТ. В состав оборудования элект-
ропитания входят: стойка питания аппаратуры ЛАЦ СПЛ, стойка дистанцион-
ного питания СДП и блоки местного и дистанционного питания, расположен-
ные на стойке телемеханики СТДП.
Стойка СПЛ предназначена для распределения напряжения по стойкам
"аппаратуры линейного тракта двух систем передачи и его стабилизации. Она
содержит четыре угольных регулятора напряжения РУН, измерительные при-
боры, устройства коммутации и защиты. На стойке имеются два.ввода, на один
из которых может подключаться напряжение с пределами изменений от 22,8 до
31 В, а на другой — стабилизированное напряжение 21,2 В±3%.
Первый ‘ и второй РУН обеспечивают постоянным стабилизированным на-
пряжением стойки дистанционного питания и линейные усилители двух сис-
тем передачи. РУН-1 является рабочим для стоек линейных усилителей обеих
систем передачи и питает рабочие комплекты' устройств ДП первой системы.
Кроме того, от РУН-1 получают питание резервные комплекты ДП второй си-
стемы передачи. От РУН-2 питаются рабочие комплекты ДП второй системы
и резервные первой. Имеется также возможность автоматического переклю-
чения питания линейных усилителей с первого РУН на второй. От третьего
РУН получают питание цепи служебной связи и телемеханики, а от четвер-
того— цепи сигнализации и термостаты. Предусмотрено автоматическое пере-
ключение нагрузок с РУН-3 на РУНИ.
При питании аппаратуры линейного тракта от источника гарантированно-
го переменного тока через дополнительный выпрямитель на стойку СПЛ под-
водится стабилизированное постоянное напряжение, от которого питаются стой-
ки линейных усилителей, служебной связи, термостаты, цепи защиты и сигна-
лизации. На стойки СДП и СДТП в этом случае подается переменный ток.
Стойка СДП предназначается для питания стабилизированным током ап-
паратуры НУП. На стойке размещается два устройства ДП, в каждом из ко-
192
Рис. 13.20. Структурная схема комплекта УДП системы передачи К-300
торых имеется рабочий и резервный комплекты (рис. 13.20). Переход с рабоче-
го на резервный комплект производится автоматически за время 0,3 с.
В случае работы аппаратуры от источника постоянного тока напряжение
24 В преобразуется в переменное напряжение с помощью преобразователя
U1. Напряжение с преобразователя U1 подается на блок питания U2, служа-
щий для преобразования переменного напряжения в требуемое постоянное. Ста-
билизация тока осуществляется электронным стабилизатором U3. Управляет
работой устройства ДП и. обеспечивает выдачу сигналов блок автоматики А1.
Основной и резервный комплекты подключаются к нагрузке через развя-
зывающие диоды VD1 и VD2.
Устройство ДП обеспечивает ток (35± 1) мА и напряжение до 980 В, что
позволяет питать до 20 НУП, установленных вдоль линии через 6 км. Если ток
ДП достигает 38... 39 мА, то УДП автоматически отключается. То же самое
происходит при обрыве цепи ДП. Снижение тока ДП на 1,5 ...2,5 мА или пе-
регорание предохранителей сопровождается предупредительной оптической и
звуковой сигнализацией. Одно устройство ДП потребляет мощность около
400 Вт.-
В состав аппаратуры стойки СТДП входят устройства питания телемеха-
ники УПТМ, поиска неисправности УПП в цепях ДП ВЧ системы передачи и
ДП телемеханики и служебной связи ДПТМСС. УПТМ обеспечивает на выхо-
де следующие напряжения постоянного тока: (41,0±1,2) В при токе нагрузки
30... 50 мА для питания источника тактовых импульсов; (100±3) В при токе
0,5... 40 мА для ДП датчиков понижения изоляции кабеля и реле образования
шлейфов в НУП; (280±8,4) В при токе до 65 мА для ДП реле включения ге-
нераторов импульсов контроля состояния НУП; (21,2±0,64) В при токе 0,04...
— 1,0 А для питания местных цепей. Постоянное напряжение первичного ис-
точника, поступающее на входе УПТМ, преобразуется в переменное, которое
затем выпрямляется и подается на стабилизаторы. Последние выполнены по
схеме стабилизатора непрерывного действия с последовательным включением
Регулирующего транзистора.
7’—135	193
Устройство ДПТМСС предназначено для питания ' постоянным током
(26,5±0,8) мА оборудования НУП при изменении напряжения на нагрузке от
30 до 420 В. Имеется система защиты, которая отключает УДП при токах,
превышающих 27,8 ... 29,7 мА, йли при обрыве цепи. При уменьшении тока ни-
же 23,3... 25,2 мА или перегорании предохранителей выдается предупредитель-
ная сигнализация. Стабилизация тока обеспечивается преобразователем, регу-
лируемым по методу широтно-импульсной модуляции.
Устройство переполюсовки питания предназначено для питания аппарату-
ры телемеханики и датчиков, включенных в цепь ДП ВЧ тракта, при определе-
нии места обрыва кабеля. Устройство содержит преобразователь напряжения,
выпрямитель и ламповый стабилизатор последовательного типа. УПП обеспечи-
вает на выходе постоянное напряжение (340± 10) В при токе нагрузки до
0,26 А.
В результате модернизации устройств питания системы К-300 все угольные
и электронные стабилизаторы были заменены полупроводниковыми, что позво-
лило резко уменьшить потребление электроэнергии и массогабаритные показате-
ли аппаратуры.
В модернизированной аппаратуре функции стоек СПЛ и СДП выполняет
стойка СДПМ, которая обеспечивает распределение и стабилизацию напряже-
ний местного питания ВЧ и сервисного оборудования, а также дистанционное
питание ВЧ оборудования линейного тракта. Электропитание аппаратуры сис-
темы передачи рассчитано на напряжение 24 В ±10%. На стойке СДПМ
(рис. 13.21) установлены: четыре устройства ДП; три стабилизатора напряже-
ния 21,2 В ±3% на ток нагрузки 5 А каждый для питания оборудования сер-
висных систем (телемеханики и служебной связи); стойки СДТП и' два стаби-
лизатора напряжения 21,2 В ±3% на ток 1 А каждый для питания ВЧ обо-
рудования линейного тракта; стойки СЛУК. Распределение напряжения пита-
ния в стойке СДПМ осуществляется через комплект автоматических выклю-
чателей КВА-2, аналогичный применяемым в стойке СВТ систем передачи
К-1920П и К-3600.
На стойке имеются три ввода постоянного напряжения, два из которых
питают различные системы передачи, а третий — устройства сигнализации и
термостаты. Кроме того, к двум первым вводам подключена аппаратура слу-
жебной связи и телемеханики, размещенная на стойках СТДП и ССС. От ос-
тальных стабилизаторов напряжения питаются линейные усилители, располо-
женные на стойке СЛУК- -
Структурные схемы стабилизаторов напряжения СН 24/21,2-5 и СН 24/21,2-1
аналогичны рассмотренным ранее стабилизаторам аппаратуры ИКМ-480 (см.
рис. 13.18).
Учитывая, что стабилизатор СН 24/21,2-5 рассчитан на большую мощ-
ность по сравнению с ранее рассмотренными стабилизаторами типа СН, его
силовая часть выполнена по двухтактной схеме и в устройство, управления вве-
ден еще один канал, обеспечивающий работу двухтактной схемы.
УДП ВЧ-тракта системы выполнено по структурной схеме, аналогичной
схеме УДП ИКМ-480 (см. рис. 13.19). УДП К-300 отличается от УДП ИКМ-480
лишь тем, что в нем применено меньше блоков усилителей мощности и отсут-
ствует резервный блок управления.
194
Рис. 13.21. Структурная схема стойки СДПМ системы передачи K-30Q
>	/	13.4. АППАРАТУРА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ
ПО СИММЕТРИЧНЫМ КАБЕЛЯМ
Электропитание аппаратуры линейного тракта системы пере-
дачи К-1020С. Система предназначена для уплотнения одной из
’четверок симметричных кабелей МКС. Аппаратура линейного
тракта двух систем, включая устройства ДП, служебную связь и
телемеханику, размещена на одной стойке СОЛТ. Питание стой-
ки осуществляется от источника постоянного напряжения 24 В
±10% с пульсацией 0,25 В в диапазоне частот до 300 Гц и
0,015 В в диапазоне 300 ...20 000 Гц.
Аппаратура К-1020С выдерживает воздействие импульсных из-
менений входного напряжения, являющихся результатом переход-
ных и аварийных процессов в цепи первичного питания. Импульс-
ные изменения напряжения могут достигать 34,0 В с длитель-
ностью импульса прямоугольной формы 0,005 с и 29,0... 19,4 В с
длительностью 0,4 с.
Аппаратура не повреждается и автоматически восстанавливает
первоначальные показатели после снижения входного напряжения
до 16,8 В в течение 0,3 с и после полного исчезновения напряже-
ния на время до 0,05 с и последующего его появления.
На стойке СОЛТ имеются три ввода постоянного напряжения.
По двум из них 24/1 и 24/II подается электроэнергия для питания
аппаратуры линейного' тракта первой и второй шТстем передачи.
От ввода 24/С получают питания цепи сигнализации.
При полном заполнении стойка СОЛТ потребляет по каждому
из вводов 24/1 и 24/11 ток до 16 А, а по вводу 24/С до ЗА.
Напряжение питания подается на вводную плату стойки СОЛТ.
С зажимов вводной платы оно через автоматические выключате-
ли поступает на аппаратуру. От каждого ввода 24/1 и 24/П полу-
чают питание два комплекта дистанционного питания (КУДП) и
комплект аппаратуры линейного тракта (КОЛТ), а также аппара-
тура телемеханики и служебной связи данного линейного тракта.
В состав комплекта КОЛТ входит стабилизатор напряжения,
который при указанных выше параметрах первичного источника
обеспечивает на выходе напряжение минус (18±0,5) В при токе
нагрузки до 0,85 А. Стабилизатор — компенсационный с непре-
рывным регулированием. Предусмотрены защита от перегрузки
по току более 1,3 А±0,3 А и сигнализация об аварии при измене-
нии выходного напряжения на ±2 В и более.
Аппаратура телемеханики и служебной связи питается через
параметрические стабилизаторы.
Дистанционное питание оборудования НУП осуществляется
постоянным током через средние точки линейных трансформаторов
по цепям двух выделенных для системы симметричных пар в обо-
их кабелях по схеме «провод — провод». ;В зависимости от длины
возможны варианты построения цепи ДП. Например, при числе
НУП в секции не более 25 дистанционное питание может подавать-
196
Jiuoe/ib направления PA
Рис. 13.22. Принципиальная электрическая схёма цепи ДП системы передачи
К-1020С
ся только с одной стороны. С увеличением числа НУП до 47 пи-
тание может также осуществляться с одной стороны, но уже по
двум цепям ДП, как показано на рис. 13.22.
При указанном числе НУП возможна также организация це-
пи ДП по полусекциям с двух соседних питающих пунктов. С
дальнейшим увеличением числа НУП питание уже может осуще-
ствляться только по полусекциям с двух сторон. Максимальное
число НУП может достигать 94 при напряжении ДП 900 В.
Заземление средней точки в УДП позволяет в два раза сни-
зить потенциалы проводов цепи ДП по отношению к земле и ра-
ботать с напряжением ±450 В. Ранее отмечалось, что система
передачи К-1020С должна работать совместно с системой К-60П.
Поскольку напряжение ДП системы К-60П составляет 450 В, то
при работе последней по схеме «провод — земля» максимальная
разность потенциалов между отдельными жилами кабеля может
достигать 900 В. Указанное значение для кабелей МКС близко к
рабочему напряжению этого кабеля, составляющему 1000 В. В ре-
альных условиях разность потенциалов между жилами кабеля
может превысить предельную величину вследствие электромагнит-
ного влияния соседних энергетических систем. Для уменьшения
наводимых на жилах кабеля э. д. с. дистанционное питание систе-
мы К-60П* должно осуществляться по схеме «провод — провод»,
причем поскольку системы К-Ю20С и К-60П работают по двум
кабелям, то к одному из кабелей должны подключаться выводы
УДП положительной, а к другому — отрицательной полярности.
УДП системы передачи К-1020С обеспечивает преобразование
напряжения первичного источника 24 В в стабилизированный пос-
тоянный ток (100 ±5) мА. К. п.д. устройства не менее 0,7?В функ-
197
ции УДП входит также защита линии и обслуживающего персо-
нала в случае аварии на линии и в устройстве.
Устройство обеспечивает отключение и выдачу сигнала ава-
рии в случаях: обрыва-цепи ДП, увеличения тока ДП более чем
на 10% номинального значения, пропадания входного напряже-
ния.
В устройстве предусмотрена предупредительная сигнализация
при снижении тока ДП более чем на 10% номинального значения,
перегорании предохранителей, повреждении силовых блоков.
В состав УДП входят пять преобразователей (рис. 13.23), три
из которых — неуправляемые ПНИ, а два — управляемые мето-
дом широтно-импульсной модуляции ПНР, блоки входа БВх и
выхода БВых, управления БУ, коммутации БК и питания БП.
Блок ПНН представляет собой преобразователь постоянного
напряжения, подводимого от ЭПУ, в повышенное постоянное нап-
ряжение. Он содержит входной фильтр, двухтактный усилитель
мощности, выпрямитель и выходной фильтр. Тактовая последова-
тельность импульсов с частотой следования 40 кГц поступает на
вход усилителя мощности из блока БУ на триггерную схему, кото-
рая разделяет эту последовательность по двум каналам управле-
ния. К этой же схеме от блока БК поступают сигналы включения
или отключения ПНН.
Рис 13 23 Структурная схема УДП аппаратуры КЮ20С
198
ПНР содержит те же силовые узлы, что и ПНН, но существен-
но отличается построением схемы управления. Широтно-импульс-
ная модуляция тактовых импульсов, вырабатываемых задающим
генератором блока БУ, осуществляется с помощью одновибрато-
ров, включенных в оба канала управления усилителем мощности.
Длительность импульса на выходе одновибратора регулируется
путем изменения постоянной времени цепи, в которой роль пере-
менного резистора выполняет транзистор. Сопротивление транзис-
тора изменяется в зависимости от величины сигнала, снимаемого
с датчика тока ДП, установленного в блоке БВых. Модулирован-
ные по ширине импульсы поступают на вход усилителя мощности,
усиливаются и выпрямляются. Таким образом в зависимости от
величины тока ДП изменяется выходное напряжение ПНР.
В блоке выхода происходит сложение „напряжений, вырабаты-
ваемых отдельными блоками ПНН и ПНР, в результате чего по-
лучается требуемое напряжение дистанционного питания. В блоке
БВых установлены также датчик и устройства защиты и сигна-
лизации, устройства их питания, схема заземления средней точки
цепи ДП, коммутационное поле с соединителями для отключения
и заземления линии и приборы для измерения тока и напряжения
ДП.
Блок управления БУ содержит задающий генератор с делите-
лем частоты и формирует импульсы с частотой следования 40 кГц,
а также эталонные импульсы, необходимые для работы блока БК.
В БУ установлены также устройства запуска и отключения УДП.
Блок коммутации БК осуществляет автоматическое последова-
тельное включение и отключение ПНН и ПНР в зависимости от
ширины модулированных импульсов, поступающих с выходов уси-
лителей мощности блоков ПНР. Команды на запуск или отключе-
ние ПНН и ПНР вырабатываются в результате сравнения моду-
лированных импульсов ПНР с эталонными импульсами, получае-
мыми от БУ.
Блок питания БП вырабатывает необходимые для рабо-
ты УДП стабилизированные и нестабилизированные напря-
жения, которые поступают на все блоки УДП. Блок БП содер-
жит собственный задающий генератор, усилитель мощности, вып-
рямители и сглаживающие фильтры. В БП предусмотрена ‘воз-
можность синхронизации работы его задающего генератора от ге-
нератора БУ. Кроме того, в блоке имеются схемы контроля и сиг-
нализации пропадания выходного напряжения.
Стабилизация тока ДП осуществляется следующим образом.
Ток ДП, протекая через датчик цепи обратной связи, создает на
нем напряжение, которое через усилитель мощности поступает на
схему сравнения. Полученный сигнал ошибки воздействует на
одновибраторы схемы управления ПНР, которые изменяют шири-
ну импульсов. При небольших изменениях нагрузки в цепи ДП ста-
билизация тока может осуществляться за счет изменения ширины
импульсов в ПНР. При больших изменениях нагрузки регулиров-
ка выходного напряжения осуществляется путем подключения или
199
отключения одного или нескольких ПНИ. Например, в случае
увеличения сопротивления нагрузки для поддержания постоянст-
ва тока потребуется большее напряжение на выходе УДП и шири-
на управляющих импульсов в ПНР будет увеличиваться. Ранее
упоминалось, что в блоке БК происходит сравнение ширины управ-
ляющего импульса с эталонными импульсами. Как только ширина
управляемого импульса станет больше эталонного импульса ттах,
из блока БК будет выдана команда на включение очередного
ПНН, напряжение на выходе УДП увеличится и ширина управ-
ляющего импульса в ПНР уменьшится. Если при этом ширина
импульса будет меньше ттах, то новых команд на включение оче-
редных ПНН не последует.
В случае уменьшения сопротивления нагрузки ширина управ-
ляемого импульса в ПНР будет также уменьшаться и когда дос-
тигнет ширины Тпип, в ПНН пойдет команда на отключение пос-
леднего по счету из работающих ПНН, вследствие чего напряже-
ние на выходе УДП уменьшится и ширина'управляющего импуль-
са увеличится.
Применяемое в УДП количество ПНР и ПНН обеспечивает
его нормальную работу при отказе любого ПНН или ПНР.
Электропитание аппаратуры линейного тракта системы переда-
чи ИКМ-120А.
Система передачи ИКМ-120А предназначена для работы по-
кабелям МКС. Аппаратура рассчитана на питание от источников
постоянного напряжения 60 В± 10%. В остальном входные пара-
метры питающего напряжения отвечают требованиям действую-
щих нормативных* документов и ГОСТ. Аппаратура линейного
тракта размещается на стойке СОЛТ. Местное питание аппара-
туры производится с помощью унифицированных стабилизаторов
напряжения типа СН, которые были рассмотрены при описании
аппаратуры системы передачи ИКМ-480.
Электроэнергия питания аппаратуры необслуживаемых реге-
нерационных пунктов НРП подается по симметричным парам двух
кабелей от обслуживаемых пунктов по полусекциям. Длина полу-
секции может достигать 100 км, что позволяет питать до 20 НРП
с каждой стороны. Цепь ДП (рис. 13.24) организована по схеме
«провод — провод». Линейные регенераторы и аппаратура теле-
контроля в НРП питаются от одной цепи ДП.
УДП. обеспечивает на выходе стабилизированный постоянный
ток 125 мА с суммарной,нестабильностью не более ±3% и пре-
дельным рабочим напряжением 980 В. Минимальное рабочее
напряжение не менее 40 В. К. п.д. при номинальной нагрузке не
хуже 0,7.
В УДП предусмотрена сигнализация в случаях перегорания
предохранителей, обрыва цепи ДП, увеличения или уменьшения
тока ДП и при появлении тока через среднюю точку более
3 мА. Последнее обстоятельство, а также обрыв цепи и увели-
чение тока ДП более чем на 20% номинального значения сопро-
вождается отключением УДП.
200
Рис 13 24 Структурная схема цепи ДП аппаратуры ИКМ-120
Для стабилизации тока применяется способ широтно-импульс-
ной модуляции выходного напряжения усилителя мощности А1
(рис. 13.25). Входное напряжение первичного источника через
входной фильтр Z1 поступает на преобразователь напряжения
ПН, который содержит усилитель мощности Л1 и выпрямитель
U1. На выходе усилителя мощности получаются модулированные
импульсы, которые выпрямляются выпрямителем U1 и сглажива-”
ются выходным фильтром Z2. После фильтра Z2 в каждый провод
включены датчики, один из которых выдает сигналы в цепь об-
ратной связи Д1, другой Д2 к устройствам сигнализации и защи-
ты. На выходе имеется также датчик напряжения ДЗ, который
выдает сигналы в устройства сигнализации и защиты. С датчика
Д1 сигнал через схему сравнения СС подается на один из входов
устройства управления УУ. На другой вход этого устройства пос-
тупает от задающего генератора G1 последовательность прямо-
угольных импульсов с частотой повторения 32 кГц, которые пре-
образуются в импульсы пилообразного напряжения. В качестве
модулятора используется операционный усилитель, на один вход
которого подается сигнал ошибки, на другой — последователь-
ность импульсов пилообразного напряжения. В момент равенства
суммируемых напряжений на выходе операционного усилителя
формируются прямоугольные шнротно-модулированные импульсы,,
следующие с частотой задающего генератора. Далее модулирован-
Рис. 13.25 Структурная схема УДП системы передачи ИКМ-120
201’
ные импульсы разделяются на два-канала и поступают в базовые
цепи транзисторов усилителя мощности. Усилитель собран по
двухтактной схеме с нулевым выводом. В каждом плече усилителя
применяется составной транзистор. На выходе .усилителя имеется
два выходных трансформатора, каждый из которых работает на
свой выпрямительный мост. Первичные обмотки трансформаторов
включены параллельно. Выпрямительные мосты включены после-
довательно.
Электропитание аппаратуры К-60П. Аппаратура К-60П предназначена для
работы по многопарным симметричным кабелям с кордельно-полистирольной
изоляцией. В состав аппаратуры входит генераторное, преобразовательное и
-оборудование линейного тракта. Весь комплекс оборудования требует для пи-
тания напряжения —21,2В ±3% и —24 В ±10%. От стабилизированного на-
пряжения —21,2 В питаются транзисторные цепи усилителей АРУ, генераторов
и групповых преобразователей, включая устройства ДП. Цепи сигнализации и
.другого вспомогательного оборудования питаются напряжением —24 В ±10%.
Отдельные стойки генераторного оборудования могут питаться от сети пере-
менного тока через встроенные стабилизированные выпрямители (стойка СКЧ),
-от этих же выпрямителей могут получать питание другие стойки, такие, на-
пример, как СЛУК-ОП. Стойки аппаратуры имеют независимые вводы по на-
пряжению —21,2 Н и —24 В, число которых на различных стойках может быть
различным. Например, в стойках генераторного оборудования СУГО-1 и СКЧ
оборудованы основные и резервные вводы по каждому из постоянных напря-
жений. В стойках СЛУК линейных усилителей и косинусных корректоров пре-
дусмотрено не менее двух вводов основного напряжения, причем в схемах то-
«кораспределения стоек заложен принцип посистемного разделения. Так, в стой-
ке СЛУК ОУП-3 от первого ввода питается все оборудование первой систе-
мы, а от второго — второй системы. На панелях защиты и сигнализации уста-
новлены два входных, фильтра и два стабилизатора напряжения. Стабилизато-
ры напряжения, применяемые в аппаратуре К-60П, компенсационного типа не-
прерывного действия. Структурная схема полусекции ДП аппаратуры К-60П
изображена на рис. 13.26. На этом рисунке показана схема основного вариан-
та питания «провод — земля», при котором по одной четверке могут питаться
.до 6 НУП. В этом случае длина секции ДП может достигать 260 км. В .отдель-
ных случаях, если внешнее электромагнитное «-влияние незначительно, то за
«счет облегчения устройств защиты длина секции ДП увеличивается до 300 км.
Напряжение от устройства ДП подается через защитные устройства ЗУ
в средние точки линейных трансформаторов ТЛ. Защитные устройства предназ-
начены для защиты пар кабеля От вредного влияния линий электропередачи
и электрических железных дорог переменного тока. Цепь ДП образуется по
схеме «четверка — земля». По искусственной цепи через средние точки транс-
форматоров ТФ организуется канал служебной связи. С этой же целью вклю-
чены фильтры нижних частот Z1... Z8. После прохождения платы приема пи-
-тания последнего в полусекции НУП цепь ДП заземляется.
По одной цепи ДП осуществляется питание усилителей одной системы
•связи. В случае наличия на участке кабельной линии значительных электромаг-
нитных или гальванических влияний цепь ДП организуется по схеме «провод —
провод» с использованием жил двух четверок. Число дистанционно питаемых
1202
Рис. 13.26. Структурная схема цепи ДП аппаратуры К-60П
НУП сокращается в два раза и максимальная длина секции ДП составляет
140 км. Число цепей ДП в линии уменьшается также в два раза и по каждой це-
пи получают питание усилители, двух систем передачи. Устройства передачи
ДП размещаются на стойке СДП. На одной стойке устанавливается до 9 УДП,
в том числе одно резервное. В УДП напряжение питания —21,2 В преобра-
зуется в повышенное до 475 В постоянное напряжение, которое подается в ли-
нию. Ток ДП лежит в пределах 0,18 А ±10%. УДП представляет собой пре-
образователь постоянного напряжения в постоянное, который состоит из инвер-
тора, выпрямителя, двухкаскадного сглаживающего LC-фильтра и устройств за-
щиты, коммутации и сигнализации. Инвертор собран на транзисторах по двух-
тактной схеме с самовозбуждением. Транзисторы инвертора включены по схе-
ме с общим эмиттером. Рабочая частота преобразования составляет 70 ... 80 Гц.
Вторичная обмотка трансформатора имеет несколько отводов, переключение
которых позволяет на выходе УДП получить напряжения 100... 475 В ступеня-
ми через 50 В. Выпрямитель выполнен по мостовой однофазной схеме. В УДП
имеется максимально-нулевая защита, которая автоматически отключает на-
пряжение ДП при обрыве цепи ДП или перегрузке по току на 20% и более.
На выходе УДП оборудовано коммутационным полем, которое позволяет под-
ключать УДП к линии и осуществлять переполюсовку напряжения ДП в слу-
чае поиска неисправности в ней.
Устройства приема ДП в НУП размещаются в стойках СПУН и состоят
для каждой цепи ДП из двух одинаковых последовательно соединенных полу-
проводниковых блоков ДП и блока «обратной полярности». Каждый блок ДП
предназначен для питания оборудования одного направления линейного трак-
та и одной вспомогательной нагрузки, которой может служить телемеханика
или служебная связь, и представляет собой стабилизатор напряжения непре-
рывного действия, выполненный на транзисторах. Блок обеспечивает стабилиза-
цию выходного напряжения с отклонениями не хуже ±5% при изменении то-
ка ДП (—13 ... 4-30) % от номинального значения 0,18 А.
20J-
Блок «обратной полярности» обеспечивает питание устройств телемехани-
ки и служебной связи НУП при обрыве кабеля. В этом случае с ОУП пода-
ется в линию напряжение 100 В, полярность которого противоположна поляр-
ности напряжения ДП, нагрузки НУП в цепи ДП подключаются параллельно
до места повреждения кабеля, а усилители системы К-60П отключаются. Пе-
реключение питания телемеханики и служебной связи на НУП производится-
автоматически с помощью диодных схем.
Электропитание аппаратуры К-60П-4. Аппаратура предназначена для рабо-
ты на внутризоновой сети по одпочетверочным кабелям МКПВ и МКСБ. Сис-
тема передачи для одночетверочного кабеля разработана так, что в качестве
основного оборудования обслуживаемых станций используется стандартная ап-
паратура К-60П. К числу вновь разработанной аппаратуры относятся устрой-
ства ДП. Система — двухкабельная. Обслуживаемые усилительные станции мо-
гут располагаться на расстояниях до 230 км одна от другой при средней дли-
' не усилительного участка 10 км. Аппаратура рассчитана на питание от напря-
777
ОУП
I кабель
ПГШ
777
777
И кабель
6ПУ-3
777
Рис. 13.27. Структурная схема цепи ДП аппаратуры К-60П-4
204
экеяий —21,2 В±3% и —24 В ±10%. Структурная схема ДП изображена на
-рис. 13.27. Для аппаратуры К-60П-4 принята схема ДП «провод—провод». По
одному кабелю организуется одна цепь ДП, которая питает аппаратуру од-
ной системы, включая служебную связь и телеконтроль.
Напряжение ДП подается в средние точки линейных трансформаторов ТЛ
.от плат ППУ-3, размещаемых в стойке СЭП. В состав одной стойки входят
четыре рабочие и две резервные платы. Стабилизация напряжения нй стойке
«СЭП осуществляется от двух угольных регуляторов РУН-151, причем нагрузки
на них распределяются таким образом, что при повреждении одного из них
сохраняется до 50% связей. В стойке предусмотрена ручная замена неисправ-
ного стабилизатора*'эквивалентным сопротивлением, обеспечивающим подачу
номинальной величины напряжения на плату ППУ-3 при работе выпрямитель-
но-аккумуляторной установки в буферном режиме. Плата ППУ-3 выдает в ли-
нию напряжение до 450 В при токе 0,13 А, а в режиме «обратной полярно-
сти» — 200 В при токе 0,3 А. В состав платы входят преобразователь постоян-
ного напряжения в постоянное, устройства коммутации, защиты и сигнализа-
ции. Инвертор преобразователя выполнен по двухтактной схеме с самовозбуж-
дением. Вторичная обмотка трансформатора имеет отводы, обеспечивающие пе-
реключение выходного напряжения платы ступенями по 50 В. Кроме того, для
более точной подстройки тока ДП последовательно в цепь нагрузки включен
переменный резистор. Прямоугольное переменное напряжение инвертора вы-
прямляется однофазным мостом и через сглаживающий емкостный фильтр по-
ступает на коммутационное устройство, позволяющее подавать в линию напря-
жения «прямой» и «обратной» полярности. Защита обеспечивает автоматическое
отключение напряжения ДП при обрыве линии или при перегрузке по току
«а 20 ...30% номинального значения. Предусмотрена автоматическая замена по-
врежденной платы резервной.
В состав устройства приема ДП на НУП входит блок приема ДП-2, ко-
торый представляет собой стабилизатор напряжения. Стабилизатор обеспечи-
вает на нагрузке напряжение 15 В +5% при изменениях тока ДП (—13...
... 4-30) % номинальной величины. Блок обеспечивает также защиту нагрузок
от больших токов при КЗ цепи ДП. В устройство приема ДП входит также
блок контроля ДП, содержащий реле К, два диода VD1, VD2 и резисторы.
При подаче в линию напряжения ДП «прямой» полярности реле К не сраба-
тывает, так как оно шунтировано диодом VD2. При подаче в линию напряже-
ния «обратной» полярности сработают реле всех НУП, за исключением реле,
включенного перед участком обрыва линии. При срабатывании реле выключают-
ся резисторы R7 на всех НУП, кроме последнего перед обрывом. Таким образом
создается цепь питания всех усилителей до места обрыва и с помощью уст-
ройств телеконтроля появляется возможность найти неисправный участок.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какой смысл в применении дистанционного питания?
2. В чем заключаются преимущества дистанционного питания стабилизиро-
ванным постоянным током?
-3. Какие цепи дистанционного питания наиболее подвержены влиянию вне-
шних электрических систем?
4.	Почему при выборе величины напряжения дистанционного питания необ-
ходимо учитывать наводки от внешних электрических систем?
5.	Какие основные факторы определяют дальность действия системы дистан-
ционного питания?
205
Глава 14. ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ-АППАРАТУРЫ
МЕСТНЫХ ТЕЛЕФОННЫХ
И РАДИОТРАНСЛЯЦИОННЫХ СЕТЕЙ
14.1. ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРОПИТАЮЩИМ
УСТАНОВКАМ И ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
ПО ИХ УСТРОЙСТВУ
Повсеместное распространение на местных телефонных сетях по-
лучили электромеханические станции декадно-шаговой и коорди-
натной систем. Эти станции питаются от ЭПУ постоянного тока с
номинальным напряжением 60 В. Нормы на питающие напряже-
ния находящихся в эксплуатации станций приведены в та^л. 14.1,
Станции электромеханических систем в течение суток неравномер-
но потребляют электроэнергию в зависимости от вида, емкости за-
действованного оборудования и телефонной нагрузки, обусловлен-
ной структурным составом абонентов. В связи с этим для харак-
теристики максимальных значений потребляемых от ЭПУ токов
введено понятие потребляемого тока в час наибольшей нагрузки
Анн. Ориентировочные значения Анн для городских АТС различных
электромеханических систем в зависимости от загрузки станции
показаны на рис. 14.1. Из графиков рис. 14.1 следует, что наи-
большие значения Анн получаются для координатных станций.
При проектировании ЭПУ для городских станций на 10 000 або-
нентов принимаются следующие значения токов ЧНН: для стан-
ций АТСК — до 500 А и для станций декадно-шаговых — до
- 400 А. Иллюстрацией к распределению потребления станций АТСК
емкостью 10 000 номеров тока от ЭПУ могут служить кривые,
приведенные на рис. 14.2.
Таблица 14.1
Наименование аппаратуры	Напряжение источника тока, В		Допускаемая пульсация'псо- фометрическо- го напряжения, создаваемая источником то- ка, не’более, В
	номиналь- ное	допускаемые пределы изме- нения	
Городские координатные АТС с релейным	60	58...66	5-10-*
управлением			
Городские и сельские декадно-шаговые АТС	60	58..,64*	5-10-а _
Сельские координатные АТС с релейным	60		
управлением:			
оконечные и узловые	60	54...72	5-10-’
центральные	60	58...66	5*10-5
* При включении резервного источника питания допускается повышение напряжения
до 66 В.
—	.	--- — - - -	Л.. _ _	-	-	.	...	___ .	_ .	-	- --		I	------- - -	1Т
206
Рис. 14.1 Токи 7ЧНн для раз-
личных электромеханических
систем АТС в зависимости от
загрузки станции:
1 — координатные АТС; 2, 3 — де-
кадно-шаговые АТС-54 н АТС-47
Время суток, ч
Рис. 14.2.. Суточное распреде-
ление потребляемого тока стан-
ции АТСК:
1 — изменения нагрузки для АТС,
имеющей до 60% квартирных теле-
фонов; 2— для АТС, имеющей свы-
ше 60% квартирных телефонов
Из кривых, показанных на рис. 14.2, следует, что нагрузка
на ЭПУ повышается с ростом числа служебных абонентов (кри-
вая 7). Другая особенность распределения нагрузки состоит в-
том, что с ростом удельного веса квартирных телефонов ясно про-
слеживаются два максимума нагрузки, приходящиеся на утрен-
ние и вечерние часы суток.
Минимальный ток, потребляемый станциями АТСК, составляет-
примерно 5... 10% от максимального. Введение в станцию АТСК
электронной аппаратуры управления увеличивает до 20% значе-
ния минимального тока.
Ориентировочные значения потребляемых" в ЧИН токов для
сельских координатных АТС приведены в табл. 14.2.
Специфика электропитания .квазиэлектронных и электронных
станций обусловливается применением в них специализированных
управляющих вычислительных комплексов, микропроцессоров и
электронной аппаратуры коммутации и управления. В дополне-
ние к традиционным требованиям к ЭПУ, которые сводились ра-
нее в основном к обеспечению требуемой аппаратурой мощности
и пульсаций напряжения, новая аппаратура предъявляет к ЭПУ
более жесткие требования по бесперебойности питания, устойчи-
вости, динамической стабильности питающего напряжения, в том
числе в переходных и аварийных режимах работы ЭПУ и питае-
Таблица 14.2
			Тип АТС
Параметр АТС	к-50/200 оконечная	К-50/200 узловая	К-100/2000
Емкость 7чнн, А	50	100 2,5	5,0	100	150	200 8,0 10.„22 Г2...15	100	200	300	400	500	1000	2000 5	10 15	20	25	45	90
207
мой аппаратуры. Применение в аппаратуре станций микросхем
потребовало введения в состав оборудования источников вторич-
ного электропитания, которые составляют до 30% объема аппара-
туры станции. Для электронных и квазиэлектронных станций ха-
рактерно более равномерное в течение суток потребление элек-
троэнергии, потому что независимо от наличия вызовов или сое-
динений аппаратура станции непрерывно потребляет ток. Ориен-
тировочно можно считать, что разница между максимальным и
минимальным потребляемым током составляет 20... 30%. Расши-
рился также частотный диапазон нормируемых помех в общих
цепях питания аппаратуры. В отличие от электромеханических
станций, в которых нормирование пульсаций питающего напря-
жения ограничивалось диапазоном частот до 20 кГц, в электрон-
ных и квазиэлектронных станциях требуется нормирование по-
мех в более широкой полосе частот в основном из-за применения
импульсных источников вторичного электропитания и меньшей
помехоустойчивости информационных цепей.
В состав, аппаратуры квазиэлектронных и электронных стан-
ций коммутации входят специализированные управляющие вычи-
слительные комплексы. Эти комплексы могут требовать для элек-
тропитания бесперебойное трехфазное переменное напряжение
промышленной частоты, поэтому в электроустановках таких стан-
ций применяются инверторы с входным напряжением 60 В по-
стоянного тока.
Ориентировочные величины суммарной мощности, потребляе-
мой электронными станциями на 20 000 и 40 000 абонентов от
электропитающей установки постоянного тока, составляют
35 ... 65 кВт. Выносные подстанции этой системы потребляют мощ-
ность примерно 1,5 кВт на 760 абонентов.
Автоматические телефонные станции емкостью более 3000 но-
меров относятся к потребителям особой группы первой катего-
рии. Электроустановки получают электроэнергию от трех незави-
симых источников, два из которых, как правило, являются источ-
никами общегосударственной сети, а третий — собственная элек-
тростанция. Для сетевых узлов и станций, а также АТС более
20 000 на районированной сети или свыше 3000 номеров на нерай-
•онированной сети применяются стационарные электростанции с
одним дизель-генератором. На АТС от 3000 до 20 000 номеров на
районированной сети, применяются передвижные электростанции.
При возможности питания АТС от трех независимых источников
общегосударственной сети собственная электростанция не преду-
сматривается. При невозможности получения электроэнергии для
АТС от двух независимых источников общегосударственной сети
электроснабжение допускается осуществлять от одного источника
по двум линиям, подключенным к разным подстанциям или раз-
ным секциям одной подстанции. В этом случае собственная элек-
тростанция должна оборудоваться «двумя дизель-генераторами. Во
всех случаях в ЭПУ устанавливаются двухгруппные аккумулятор-
ные батареи.
208
АТС емкостью менее 3000 номеров, включая сельские стан-
ции, относятся к потребителям первой категории и, как правило,
получают электроэнергию от двух независимых внешних источ-
ников и не оборудуются собственными электростанциями.
Если по местным условиям невозможно организовать электро-
снабжение от двух независимых источников, то допускается ис-
пользование одного источника при одновременном увеличении за-
паса емкости аккумуляторных батарей. •
Системы передачи, применяемые для повышения пропускной
способности соединительных линий и устанавливаемые на АТС,
получают электропитание от общих с аппаратурой коммутации
электропитающих установок. В случае питания систем передачи
от переменного тока допускается коммутационный перерыв до
0,5 с при переходе на резервный источник.
14.2. ЭПУ АТС ДЕКАДНО-ШАГОВОЙ
И КООРДИНАТНОЙ СИСТЕМ
i
Электропитающая установка на максимальный ток нагрузки
15 А. предназначается для питания сельских и учрежденческих
телефонных станций емкостью до 200 номеров. ЭПУ выполнена
на базе выпрямителей типа ВБ и блока управления БАЗ (с ин-
дексами три), основные технические данные которых были при-
ведены в гл. 9.
При первоначальном включении установки (рис. 14.3) замы-
кается выключатель Q7 и рубильник Q2 устанавливается в требу-
емое положение. На рис. 14.3 рубильник Q2 находится в поло-
жении, когда выпрямитель ВБ1 является рабочим, а ВБ2— ре-
зервным. К зажимам БАЗ-З подключается аккумуляторная ба-
тарея и замыкаются контакты реле К5, подсоединяя нагрузку к
блоку.
Сначала включается в работу рабочий выпрямитель ВБ1 и на-
чинает питать нагрузку через диод VD2 и амперметр РАЗ. При
достижении напряжения на нагрузке заданного значения (около
55 В) устройство контроля напряжения УДН-2 подает команду
на размыкание контактов реле К5, в результате чего батарея от-
ключается от нагрузки. Включается резервный выпрямитель
ВБ2 и через рубильник Q2, амперметр РА2 и контакты реле А7
он подключается к аккумуляторной батарее. Если батарея ще-
лочная, то заряд ее идет до напряжения 82... 84 В. При использо-
вании кислотной батареи конец заряда происходит по достиже-
нии током значения 1 ... 2 А. В конце заряда устройство У КН-1
подает команду на отключение резервного выпрямителя, и кон-
тактами реле К4 подключается последовательно с рабочим воль-
тодобавочный выпрямитель ВДВ. Указанные выпрямители обес-
печивают содержание аккумуляторной батареи.
При отключении напряжения внешней сети напряжение на
выходе выпрямителя начинает снижаться и схема управления
8—135	209
<->220В
Рис. 14 3. Структурная схема ЭПУ
сельских в учрежденческих АТС
„емкостью до 200 номеров
Рис. 14.4. Структурная схема ЭПУ
сельских и учрежденческих АТС емкостью
до 600 номеров
СУ устройством коммутации выдает при напряжении 55 В сиг-
нал, открывающий тиристор VS7, в результате чего батарея бе-
зобрывно подключается к нагрузке. Одновременно с этим реле
А5 замыкает свои контакты, а реле К4 размыкает и отключает от
нагрузки выпрямитель ВДВ.
После восстановления напряжения сети переменного тока
включается рабочий выпрямитель ВБ1 и далее процесс подклю-
чения к нему нагрузки и батареи происходит аналогично рассмо-
тренному выше.
В случае повреждения рабочего выпрямителя нагрузка безо-
брывно переводится на питание от резервного, причем она сна-
чала переводится на аккумуляторную батарею, а после размы-
кания контактов реле Д'7 и достижения выходным напряжением
резервного выпрямителя заданного предела питание осуществляет-
ся по цепи: реле Кб, рубильник Q2, диод VD2 и амперметр РАЗ.
Рассмотренная установка обеспечивает на выходе напряже-
ние 54 ... 72 В.
Структурная схема установки на максимальный ток '25 А по-
казана на рис. 14.4. Установка выполнена по схеме ЭВУ-60/25-4
и предназначена для электропитания сельских и учрежденческих
АТС. Она может работать как с аккумуляторной батареей, так и
без нее. На схеме показаны два выпрямителя ВБ, предназначен-
ных для питания нагрузки и заряда батареи, вольтодобавочный
210
выпрямитель ВДВ, используемый при заряде батареи, и выпря-
митель содержания ПЗВ. Выходное напряжение установки 58...
... 64 В, допускаемое изменение напряжения питающей сети
(85... 105) % номинального значения, частоты переменного тока
-±1%, тока нагрузки 1,25 ...25 А,
Система управления обеспечивает безобрывное подключение
батареи к нагрузке при отсутствии напряжения сети переменного
тока, резервного выпрямителя при отключении основного, а так-
же перевод батареи из режима заряда в режим содержания.
В рабочем состоянии автоматы Q1... Q3 и рубильник Q4 зам-
кнуты. При питании от внешней сети нагрузка .подключается
(Q5) к выпрямителю ВБ. Благодаря сглаживающему фильтру Z1
на выходе ЭПУ значение напряжения пульсации не превышает
5 мВ (псофометрическое значение). При исчезновении напряже-
ния внешней сети отключаются все выпрямители, нагрузка пер- .
воначально получает напряжение от вывода батареи через диод
VD4, который затем шунтируется контактами реле К7. Внешняя
сеть восстанавливается, замыкается реле Кб, включаются выпря-
мители и нагрузка получает питание от выпрямителей ВБ и РВБ-
Далее размыкаются контакты реле К7, отключается батарея, ко-
торая после замыкания контактов реле Кб и размыкания контак-
тов реле Кб заряжается от последовательно включенных выпря-
мителей РВБ и ВДВ. После заряда батареи размыкаются контак-
ты Кб и последняя переводится в режим содержания от выпрями-
теля ПЗВ.
Структурная схема ЭПУ на максимальный ток 120 А изобра-
жена на рис. 14.5. ЭПУ предназначается для питания городских,
учрежденческих и центральных сельских АТС емкостью от 600 до
3000 номеров. ЭПУ выполнена по буферной схеме с автоматиче-
Рис. 14 5. Структурная схема ЭПУ городских, учрежденческих и центральных
сельских АТС емкостью 600 3000 номеров на максимальный ток 150 А
8* .	211
ской коммутацией дополнительных групп аккумуляторных бата-
рей. В состав ЭПУ входят два выпрямительных устройства ВУК
67/140, -шкаф коммутации ШК 60/150 и аккумуляторная батарея
GBy секционированная на 28 + 2 + 3 элементов. Один из выпрями-
телей ВУК 67/140 является резервным и используется при заряде
основной группы аккумуляторной батареи. Дополнительные эле-
менты заряжаются от выпрямителей ЗВ1 и ЗВ2, содержание эле-
ментов осуществляется выпрямителями ПВ1 и ПВ2.
Выходное напряжение ЭПУ в стационарных режимах работы
изменяется в пределах 58... 66 В, что позволяет использовать
ЭПУ для питания АТС координатной системы.
В номинальном режиме работы ЭПУ нагрузка питается от од-
ного выпрямителя, в буфере с которым подключена основная
группа аккумуляторной батареи С?Восн. Контакты 1 и 2 контакто-
ров К2 и 1(4 замкнуты. Обе дополнительные группы GBi и GB2
батареи находятся в режиме содержания от выпрямителей ПВ1
и ПВ2. В случае пропадания напряжения сети переменного тока
отключаются все выпрямители и питание нагрузки осуществля-
ется от основной группы батареи. Напряжение на этой группе па-
дает до заданного предела, после чего подается команда на раз-
мыкание контактов контактора 1(2 и замыкание контактов кон-
тактора К1. На время срабатывания указанных контакторов на-
грузка питается от основной группы через диод VD2 и контакты
контактора К4. Как только разомкнутся контакты К2 и замкнут-
ся контакты К1, последовательно с основной подключается пер-
вая дополнительная группа. По мере разряда батареи может по-
требоваться подключение второй дополнительной группы, кото-
рое происходит аналогично с подключением первой группы.
'При восстановлении напряжения сети включаются в режиме
ограничения тока оба выпрямителя ВУК, повышается напряже-
ние на нагрузке и при достижении- им величины 66 В происходит
отключение второй дополнительной группы и дозаряд ее от вы-
прямителя ЗВ2. Во время срабатывания контакторов КЗ и К4 на-
грузка питается через диод VD3. По мере заряда основной и пер-
вой дополнительной групп напряжение на нагрузке вновь достига-
ет 66 В и контакторами К1 и К2 отключается первая дополни-
тельная группа, которая дозаряжается от выпрямителя ЗВ1. По
достижении в основной группе напряжения 64 В выпрямители пе-
реводятся в режим стабилизации напряжения и нагрузка питает-
ся от основного ВУК. В конце заряда дополнительных групп по-
следние переводятся в режим содержания от выпрямителей ПВ.
В ЭПУ предусмотрена также автоматическая замена рабочего вы-
прямителя резервным-
Для узловых и оконечных сельских и учрежденческих- АТС
типа АТСК-100/2000 можно применить буферную ЭПУ без стаби-
лизации выходного напряжения в режиме разряда аккумулятор-
ной' батареи. В этом случае ЭПУ содержит два выпрямителя ВУК
60/140 и несекционированную аккумуляторную батарею, состоя-
212
Рис. 14.6. Структурная схема ЭПУ АТС емкостью до 10 000 номеров
щую из 30 элементов. Колебание напряжения на выходе такой
ЭПУ составляет 54 ... 72 В.
.Структурная схема ЭПУ с током нагрузки до 800 А изображе-
на на рис. 14.6. ЭПУ предназначена для питания станций декад-
но-шаговой и .координатной систем емкостью до 10 000 номеров.
В состав ЭПУ входят устройства автоматического ввода резерва
АВР, щит переменного тока ЩПТ, до четырех выпрямителей ти-
па ВУК 67/260, устройство автоматической коммутации аккуму-
ляторной батареи АКАВ 60/800, вольтодобавочные, зарядные и
Ъодзарядные выпрямители и аккумуляторные батареи Из 33 эле-
ментов. На выходе ЭПУ поддерживается напряжение 58... 64 В.
Аккумуляторная батарея постоянно подключена к нагрузке. За-
ряд. аккумуляторной батареи до напряжения 2,3 В на элемент
происходит без отключения их от нагрузочных шин. Работа ЭПУ
с АКАВ подробно рассмотрена в гл. 10.
Аналогичная установка с использованием выпрямителей ВУК
67/600 и АКАБ 60/1500 позволяет питать аппаратуру декадно-
шаговых и координатных систем коммутации емкостью до 20 000
номеров. Применение в ЭПУ устройств коммутации батарей типа
пнв позволяет получать ЭПУ на большие токи. Следует отме-
тить, что дальнейшее укрупнение ЭПУ требует в каждом отдель-
ном случае тщательного технико-экономического обоснования,
поскольку приводит к определенным трудностям при обеспечении
на аппаратуре связи требуемых норм на питающие напряжения.
'14.3. ЭПУ СТАНЦИЙ КВАЗИЭЛЕКТРОННОЙ
И ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМ
Аппаратура станций квазиэлектронной и электронной систем
коммутации предъявляет к ЭПУ более жесткие требования по
сравнению с декадно-шаговой и координатной аппаратурой. В
первую очередь это относится к необходимости обеспечения бес-
перебойной подачи электроэнергии. Специфика работы схем ком-
213
мутации и управляющего вычислительного комплекса, входящего
в комплект станции, приводит к тому, что даже кратковременное,
исчисляемое сотыми долями секунды, пропадание или глубокое
снижение питающего напряжения приводит к длительным, до
десятков минут, перебоям в работе станции. Учитывая, что обес-
печение бесперебойной подачи напряжения постоянного тока
можно получить более простыми техническими средствами при
меньших затратах, специализированные управляющие вычисли-
тельные комплексы (СУВК) в большинстве своем рассчитывают
на питание от постоянного тока. Однако некоторые разработчики
идут по пути приспособления под СУВК серийно выпускаемых
ЭВМ общего назначения, которые питаются от переменного тока
промышленной частоты, что приводит к необходимости примене-
*ния в составе ЭПУ полупроводниковых УБП-ВИ и введения до-
полнительной ступени преобразования энергии.
Другим жестким требованием является необходимость обес-
печения повышенной динамической стабильности питающего на-
пряжения. Трудность выполнения указанного требования, прису-
щего некоторым квазиэлектронным и электронным системам,
усугубляется наличием в аппаратуре связи устройств с широки-
ми изменениями мгновенных значений потребляемого от ЭПУ
тока. Для удовлетворения указанного требования следует поза-
ботиться об уменьшении выходного внутреннего сопротивления
.ЭПУ й ограничении или полном устранении скачкообразных изме-
нений питающего напряжения, которые могут возникать при сра-
батывании силовых коммутирующих устройств в ЭПУ или при
аварийных ситуациях в ТРС и питаемой аппаратуре.
Более жесткие требования предъявляет аппаратура к уровням
и частотным диапазонам помех в токораспределительных сетях
предприятий связи. В электромеханической системе коммутации
помехи в ТРС ограничивались диапазоном частот, характерных
для псофометрических значений, т. е. помехи нормировались в
основном со стороны микрофонных цепей. В квазиэлектронной и
электронной системах потребовалось существенно, до десятков
мегагерц, расширить нормируемый диапазон частот, причем уче-
ту должны подлежать слагаемые как от помех, возникающих в
ЭПУ, так и от импульсных ИВЭ, входящих в состав аппаратуры
станций, и внешних электрических систем.
В состав новой аппаратуры коммутации входят импульсные
ИВЭ, которые в процессе стабилизации выходного напряжения
потребляют от источника постоянную мощность, т. е. при сниже-
нии входного напряжения они потребляют больший ток и, наобо-
рот, при повышении напряжения — меньший ток. Следовательно,
характеристика входного дифференциального сопротивления
ИВЭ имеет отрицательный наклон.
Наличие таких нагрузок, а в электронной системе это прак-
тически 80... 90% нагрузок всей станции, может привести к воз-
никновению автоколебаний в цепи «ЭПУ — нагрузка». Указанное
214
положение ограничивает возможности применения существующих
безаккумуляторных ЭПУ.
В новых станциях отличается также характер потребления
электроэнергии в зависимости от числа вызовов абонентов, т. е.
загрузки станции. Квазиэлектронные и электронные станции бо-
лее равномерно, чем станции электромеханических систем, по-
требляют ток от ЭПУ в различное время суток, хотя в отдельных
видах станций малой емкости разница между максимальным им-
пульсным и минимальным значениями токов очень велика.
Изучение и проверка ЭПУ на соответствие новым требовани-
ям показали возможность применения некоторых из них, в част-
ности буферной ЭПУ и электромашинных-преобразователей. Од-
нако указанный ограниченный круг ЭПУ не полностью отвечает
всем требованиям новой аппаратуры, поэтому они могут приме-
няться лишь на первом этапе внедрения новых станций. В после-
дующем новые станции должны питаться от ЭПУ, в состав кото-
рых войдут установки бесперебойного питания постоянным током
на номинальное напряжение 60 В, работающие в буферном режи-
ме и использующие электронные стабилизаторы напряжения. Бес-
перебойный переменный ток предполагается получать от полу-
проводниковых инверторов, подключенных к цепям нестабилизи-
рованного бесперебойного постоянного напряжения. АТС элек-
тронной системы будут потреблять примерно 36 и 65 кВт для
20 000 и 40 000 номеров соответственно.
Аппаратура АМТС «Кварц» квазиэлектронной системы комму-
тации может работать от ЭПУ, в состав которых входят установ-
ки бесперебойного питания УБП-BA,* описанные в гл. 10. Аппа-
ратура требует для питания одновременной подачи двух номи-
налов постоянных напряжений 60 и 24 В со статическими измене-
ниями не более ±10%. Напряжением 24 В питаются в основ-
ном устройства коммутационного поля, которые выполнены на
герконах. Напряжение питания СУВК «Нева», который управля-
ет работой станции, составляет 60 В. При полном комплекте ап-
паратуры АМТС «Кварц» по номиналу 60 В потребляет около
30 кВт и номиналу 24 В — 24 кВт. Кроме того, для питания вен-
тиляторов и привода в устройствах магнитной памяти и отобра-
жения требуется переменный ток промышленной частоты. К чис-
лу особенностей электропитания аппаратуры «Кварц» следует от-
нести узкие допустимые пределы изменения питающего напря-
жения при переходных и аварийных ситуациях в ЭПУ, ТРС и в
самой аппаратуре. Гарантируется нормальная работа аппаратуры
«Кварц», если снижения питающего напряжения не превзойдут
20% для номинала 24 В и 15% для номинала 60 В за время не
более 50 мс и превышения — на 25 и 20% за время не более
5 мс соответственно. Обеспечение выполнения указанного требо-
вания привело к необходимости дробления нагрузок в отдельных
цепях ТРС, построенной по полурадиальному принципу, причем
в ряде случаев токораспределительные стойки с устройствами за-
щиты приходится располагать в генераторном помещении рядом
215
с оборудованием ЭПУ, что вызывает некоторые неудобства в экс-
плутации.
ИВЭ аппаратуры «Кварц» выполнены на принципе широтно-
импульсной модуляции и имеют входное напряжение 60 В. ИВЭ
располагаются в стативах совместно с аппаратурой станции. ТРС
конструктивно выполнена так, что непосредственно рядом с алю-
миниевой шиной положительной полярности размещаются изоли-
рованные алюминиевые провода отрицательной полярности. Не-
смотря на некоторые конструктивные трудности, при реализации
такой проводки удалось свести к минимуму индуктивность* ее
тоководов и выполнить очень жесткие нормы по ограничению
кратковременных изменений питающего напряжения.
В составе аппаратуры «Исток» квазиэлектронной системы ком-
мутации имеются два типа станций, одна из которых является
центральной (тип 1), другая — оконечной (тип 3). Управляющий
комплекс входит в состав центральной станциц. Оба типа стан-
ций работают от буферных ЭПУ напряжением 60 В со статически-
ми изменениями ±10% для типа 1 и —10... +20% —для типа 3.
В нормальных условиях работы станции и ЭПУ аппаратура до-
пускает появление динамической нестабильности питающего на-
пряжения до ±2%, что предъявляет повышенные требования к
внутреннему сопротивлению ЭПУ.	*
Аппаратура станции типа 1 потребляет от ЭПУ примерно по-
стоянный по величине ток с разницей между номинальным и мак-
симальным значением'примерно до 20%. Иная картина наблюда-
ется в изменениях потребляемого тока аппаратурой станции типа
3, максимальные и минимальные значения которого могут значи-
тельно отличаться (в два раза). Импульсный ток, потребляемый
от ЭПУ при нормальной работе станции типа 3 на 256 номеров,
достигает 23 А, минимальное значение тока — несколько ампер.
ТРС аппаратуры «Исток» выполнена с помощью алюминиевых
шин, за исключением питающей проводки СУВК- Несмотря на то
что аппаратура «Исток» допускает значительно большие кратко-
временные увеличения питающего напряжения, в ТРС установле-
ны ограничивающие ток короткого замыкания резисторы, вслед-
ствие чего снижаются возникающие в переходном режиме изме-
нения напряжения на входе питаемой аппаратуры.
14.4. ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ АППАРАТУРЫ
РАДИОТРАНСЛЯЦИОННЫХ СЕТЕЙ
' Радиотрансляционные сети РТС разделяются на городские и
сельские. В состав городских РТС входят .центральные и опор-
ные усилительные станции ЦУС и ОУ С, усилительные подстанции
УП, блок подстанции БП и трансформаторные подстанции ТП. На
городских РТС выделяются магистральная и распределительная
части сети. В магистральной части РТС информационные сигналы
передаются под напряжением 980 В, в распределительной — 30 В.
На сельских РТС образуются радиотрансляционные узлы, ко-
216
торые получают программы вещания’либо по-междугородным ли-
ниям связи, либо с помощью радиоприема. В распределительную
сеть так же, как и в городе, подается напряжение 30 В.
Аппаратура РТС питается однофазным или трехфазным пере-
менным током промышленной частоты. По электроснабжению
ЦУС относятся к потребителям первой группы и получают ‘элек-
троэнергию от двух независимых источников, которыми могут
быть либо две высоковольтные трансформаторные подстанции, .
одновременное отключение которых может быть лишь при систем-
ной ^варии, либо отдельные электростанции, входящие в Госу-
дарственную энергетическую сеть. Допускается совмещение ука-
занных источников.
В исключительных случаях ЦУС или ОУС можно питать от
одного внешнего источника, если время отключения его не будет
превышать 0,05% времени, планируемого для радиовещания.
Обычно в таких случаях на ЦУС применяется собственная элек-
тростанция. Если же электроэнергия на ЦУС или ОУС подается
только в 70% от времени планируемого вещания, то на централь-
ных и опорных усилительных станциях обязательно устанавлива-
ется собственная электростанция, оборудованная двумя дизель-
ными агрегатами. Обычно на РТС применяются дизельные агрега-
ты мощностью 4 ... 30 кВт, автоматизированные по первой и вто-
рой степеням (ГОСТ 10032—80). В зависимости от местных усло-
вий электроснабжение предприятий РТС может осуществляться низ-
777 Сборка 10 кВ
Сборка 1D кВ
F2
'Q1O
2-й куч
U t кабельной
1 сета
; a pm /
7-zz /туу |	I
[кабельной [I J--
сета 1
Потребители
Потребители
Рис. 14.7. Схема электроснабжения крупного городского узла РТС

217
Рис. 14.8. Схема электроснабжения город-
ского узла РТС, имеющего собственную
электростанцию
Резервная}
ЩИТ Аэс
вводы подразделяются на рабочий и
ким или высоким напряже-
нием. В последнем случае на
станции оборудуется пони-
жающая трансформаторная
подстанция. При электро-
снабжении станций от двух
источников нагрузки распре-
деляются равномерно по
двум вводам и устанавлива-
ется устройство автоматиче-
ского ввода резерва. Если
потребители по техническим
условиям не могут быть раз-
делены по двум вводам, то
резервный. Резервный ввод
постоянно находится под напряжением, а нагрузка переключается
на него автоматически с помощью панелей переключения.
Примерная схема электроснабжения и включения электрообо-
рудования крупного городского узла изображена на рис. 14.7. На
схеме показаны два высоковольтных ввода, два понижающих
трансформатора Т1 и Т2, контакторы К1... К4 АВР на низкой
стороне и распределительные щиты с автоматами защиты от
коротких замыканий в нагрузках. Трансформаторы Т1 и Т2 за-
гружены каждый на 50% номинальной мощности. В случае от-
ключения одного из высоковольтных вводов питание аппаратуры
происходит от исправного ввода.
На рис. 14.8 показана примерная схема электропитания аппа-
ратуры городского радиотрансляционного узла, имеющего один
низковольтный ввод и собственную электростанцию.
14.5. ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ АППАРАТУРЫ
СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ МЕСТНОЙ СВЯЗИ
Электропитание аппаратуры И КМ-30. В качестве первичного
источника служит ЭПУ с выходным напряжением —60 В, пара-
метры которой установлены ГОСТ 5237—69. Напряжение от ЭПУ
поступает на стойки аппаратуры цифрового оборудования САЦО
и оборудования линейного тракта СОЛТ. На каждой стойке раз-
мещается по нескольку комплектов цифрового оборудования и
линейного тракта. Каждый комплект получает питание от собст-
венного устройства. На выходе устройства питания комплекта ап-
паратуры цифрового оборудования обеспечивается несколько раз-
дельных выходов с различными номинальными напряжениями.
Первичное напряжение —60 В (рис. 14.9) поступает на предва-
рительный стабилизатор напряжения ПСН, на выходе которого
получается напряжение 24 В±1%. От этого напряжения питается
инвертор UZ1, который формирует переменные напряжения. Эти
напряжения подаются на выпрямители U1 ... U6, фильтры Z1... Z6
и стабилизаторы напряжения Т1 ...Тб. Устройство питания име-
218
Рис. 14.9. Структурная схема блока питания ИКМ-30
ет шесть автономных выходов, соединяемых с питаемой аппара-
турой. Стабилизатор напряжения ПСН с ключевым элементом вы-
полнен по компенсационной схеме. После ключевого.элемента им-
пульсное напряжение поступает на фильтр и далее на нагрузку.
Ключевой элемент работает на частоте 16 кГц. В схеме стабили-
затора предусмотрена возможность синхронизации рабочей- час-
тоты от внешнего задающего генератора. Указанная мера позво-
ляет снизить уровень помех от источников питания в спектре ра-
бочих частот аппаратуры’и исключить возможность возникновения
в цепях питания э. д. с, обусловленной разностью частот отдель-
ных питающих устройств. Синхронизирующий сигнал в виде по-
следовательности прямоугольных импульсов поступает из аппа-
ратуры ИКМ. Инвертор UZ1 выполнен на транзисторах по двух-
тактной схеме с самовозбуждением. На выходах инвертора обра-
зуется переменное напряжение прямоугольной формы. Частота
преобразования одинакова с частотой работы стабилизатора ПНС,
предусмотрена также возможность внешней синхронизации. Ста-
билизаторы напряжения Т1 ...Тб выполнены на транзисторах по
схеме компенсационного стабил-изатора- непрерывного действия.
В системе передачи применяется дистанционное питание не-
обслуживаемых регенерационных пунктов НРП, размещаемых ме-
жду оконечными станциями (рис. 14.10). ДП осуществляется по
схеме «провод — провод» по искусственным" цепям через средние
точки линейных трансформаторов ЛТ. Нагрузки ПДП в цепь ДП
включены последовательно. Питание НРП может осуществляться
как с одной стороны (по секции), так и с двух сторон (по полу-
секциям). Длина усилительного участка в аппаратуре может
Рис. 14.10. Схема организации ДП ЙКМ по полусекциям
219
быть разной и зависит от типов применяемых кабелей. В цепи ДП
поддерживается постоянный ток ПО мА. Напряжение ДП может
изменяться в пределах 16...48 В для линий малой протяженности
и 35... 245 В для линий большой протяженности. В аппаратуре
применяются два различных блока ДП. Для линий малой протя-
женности используется блок ДПК. (рис. 14.11). Он представляет
. собой транзисторный стабилизатор тока компенсационного типа
непрерывного действия. При увеличении тока ДП регулирующий
транзистор VT1 закрывается, что приводит к уменьшению тока
ДП до исходного состояния. При снижении тока ДП транзистор
VT1 открывается. Цепочка •/?/, VD1 и VD2 обеспечивает необхо-
димое смещение в цепи базы и одновременно осуществляет тем-
пературную компенсацию перехода «база — эмиттер» транзистора
VT2. Блок ДПК автоматически отключается при обрыве цепи ДП,
а также при увеличении или уменьшении выходного тока более чем
на 50%. В этом случае включается соответствующая сигнализа-
ция. Структурная схема блока ДП для линий большой протяжен-
ности показана на рис. 14.12. Напряжение источника 60 В через
входное устройство Q поступает на ключевой стабилизатор КС,
с него на умножитель напряжения УН и далее через датчик Д в
нагрузку. От датчика Д питается мультивибратор G2. Пропорци-
ональное току ДП напряжение от мультивибратора подается на
устройство управления УУ ключевым стабилизатором КС и уст-
ройство контроля УК, которое отключает блок ДП и включает
сигнализацию, если ток ДП выходит за допустимые пределы.
Всей работой блока управляет задающий генератор G1 — муль-
тивибратор, генерирующий последовательность импульсов с час-
тотой следования (35+5) кГц. На входе генератора G1 установ-
лен параметрический стабилизатор напряжения. Ключевой стаби-
лизатор КС выполнен по схеме однотактного ‘стабилизатора, на
выходе которого включен ЛС-фильтр с обратным диодом. Схема
умножителя напряжения показана на рис. 14.13. На вход умно-
жителя подается напряжение от ключевого стабилизатора КС,
которое может изменяться от 10 до 50 В. В базы транзисторов
VT1 и VT2 поступает напряжение от генератора G1 и они откры-
ваются по очереди. Когда открыт транзистор VT2, конденсатор С1
Рис. 14.11. Упрощенная принципи- Рис. 14 12 Структурная схема блока ДП
альная электрическая схема бло-
ка ДПК
220
NH1 V32. VV3
заряжается через диод УД1 до
входного напряжения. При закры-
вании транзистора \Т2 и откры-
вании транзистора VT1 к конден-
сатору С2 прикладывается вход-
ное напряжение и последователь-
но с ним напряжение конденсато-
ра С/, т. е. конденсатор С2 за-
ряжаетс’я до двойного входного Рис. 14.13 Принципиальная элек-
напряжения. Далее закрыв аетсятрическая схема умножителя на-
транзистор VT1 и открываетсяпРяжения ун
VT2. Через диод VD3 конденсатор
СЗ заряжается до напряжения конденсатора С2, т. е. на конден-
саторе СЗ напряжение будет равно удвоенному входному. В сле-
дующий цикл закрывается транзистор VT2 и открывается VT1.
На конденсатор С4 поступает утроенное входное напряжение.
Если в провода разной полярности включить две схемы утроения,
то в сумме можно получить 6-кратное увеличение напряжения. В
реальных схемах увеличение напряжения будет несколько мень-
ше из-за падений напряжения в полупроводниковых элементах и
частичного разряда конденсаторов в паузах переключения тран-
зисторов.	t
Проведенная модернизация аппаратуры ИКМ-30 затронула
устройства питания комплектов аналого-цифрового оборудования,
в результате чего в дальнейшем для их питания будут использо-
ваться стабилизаторы СП, аналогичные стабилизаторам аппара-
туры ИКМ-480, которые описаны в гл. 13.
Электропитание аппаратуры КРР-М осуществляется от сети однофазного
переменного тока напряжением 220 В. Цепи приемников сигналов управления
питаются постоянным напряжением —60 В. На стойках оконечного оборудо-
вания располагаются плата питания генераторного оборудования, блок питания
группового оборудования 30-канальной системы и блок питания индивидуаль-
ного оборудования. Вместе со стойкой поставляется феррорезонансный стаби-
лизатор напряжения типа С-0,9, от которого питается оконечное оборудование,
включая платы передачи ДП. В состав платы питания генераторного оборудо-
вания входят три выпрямителя, каждый из которых собран по мостовой схе-
ме, три сглаживающих LC-фильтра, а также органы включения, защиты, сиг-
нализации и подстроечные резисторы. На выходе платы обеспечиваются анод-
ные (250 и 160 В) и накальные (6,9 В) напряжения Имеется один выход с
напряжением 24 В постоянного тока Суммарная выходная мощность по всем
пяти выходам составляет около 300 Вт Плата устанавливается на стойке
СИГ-IM. Блок питания групповой 30-канальной системы обеспечивает на вы-
ходе анодное (160 В) и накальное напряжения. Кроме того, имеется выход с
напряжением 38 В переменного тока. Анодное напряжеие получается от вы-
прямителя, собранного по мостовой схеме. На выходе выпрямителя включен
сглаживающий двухзвенный LC-фильтр. Суммарная мощность блока не более
50 Вт. Выходное постоянное напряжение блока питания индивидуального обо-
рудования 15 В. Выпрямитель собран по мостовой схеме, в нем имеется сгла-
221
живающий П-образный LC-фильтр. Оба блока могут устанавливаться на око-
нечных стойках СИГ-IM и СИГ-ЗОМ.
Дистанционное питание стоек СПУ-2Д, устанавливаемых на НУП, осуще-
ствляется постоянным током через средние точки линейных трансформаторов по
тем же парам, по которым работают ВЧ каналы. При использовании всех цепей
кабеля дистанционное питание стоек СПУ-2Д можно осуществлять до двух
НУП по схеме «пара — пара» и до четырех НУП по схеме «пара — земля».
Плата передачи ДП устанавливается на вводио-кабельной стойке или спе-
циальной подставке. На плате размещаются два одинаковых устройства, каж-
дое из которых представляет собой нестабилизирующий выпрямитель. Перемен-
ное напряжение 220 В через тумблер и предохранитель подается на повышаю-
щий трансформатор, однофазный мост и через сглаживающий двухзвенный LC-
фильтр — в линию ДП. Максимальное выходное напряжение составляет 270 В
при токе ДП не более 0,35 А. Выходное напряжение плавно регулируется с по-
мощью резисторов. Контроль тока ДП производится реле и сигнальной лампой,
которая загорается в случае его пропадания. Одновременно с этим к выпрями-
телю контактами реле подключается балластный резистор.
В НУП на стойке СПУ-2Д располагаются линейные усилители. К каждой
цепи ДП подключаются два усилителя. Усилители выполнены на лампах
6Ж1ПЕ. Всего в обоих усилителях включено 18 ламп. Цепи накала всех ламп
включены последовательно. Аноды ‘ламп включены параллельно. С помощью
переменных резисторов, включенных в цепях накала и анода, падения напря-
жения в этих цепях устанавливаются одинаковыми. Напряжение на стойке
СПУ-2Д составляет 160 В. Падение напряжения в линии при длине усилитель-
нога участка 13 км и двух питаемых НУП около 63 В. В аппаратуре КРР-М
предусмотрена возможность питания усилителей НУП от переменного тока. В
этом случае применяется плата местного питания, которая размещается на стой-
ке СПУ-2М. В состав платы помимо выпрямителя входит также феррорезонанс-
нын стабилизатор напряжения. Кроме того, для резервирования переменного
напряжения к плате можно подвести постоянное напряжение 160... 220 В, ко-
торое включается контактами реле при отключении переменного напряжения
X
Электропитание аппаратуры КАМА. Аппаратура КАМА приме-
няется на соединительных линиях городских телефонных сетей и
может работать с кабелями тиров МКС, ВТСП, КСПП и Т, обес-
печивая передачу 30 телефонных каналов. Основной вариант си-
стемы—однокабельная, двухполосная. Аппаратура питается от
электропитающей установки с выходным напряжением ~60 В в
соответствии с ГОСТ 5237—69. По сравнению с аналогичной по
назначению аппаратурой КРР-М в аппаратуре КАМА, питаемой
от постоянного тока, удалось увеличить надежность блоков пита-
ния, уменьшить объем оборудования и уровень помех в каналах.
В состав аппаратуры входят следующие устройства: блок питания
генераторного оборудования, размещаемый на стойке СГО, блок
питания индивидуального и группового оборудования, размеща-
емый на стойке СИГ, блок питания стойки СПУ, устройство ДП
стойки СДП и плата приема ДП НУП. Блок питания стойки СГО
аналогичен блоку питания стойки СИГ и отличается числом выхо-
дов (рис. 14.14). Блок представляет собой транзисторный стаби-
222
Рис. 14.14. Упрощенная принципиальная электрическая схема блока питания
стойки индивидуального и группового оборудования — СИГ
лизатор тока компенсационного типа непрерывного действия. В
качестве регулирующего элемента используется составной тран-
зистор VT1, VT2. Нагрузка стабилизатора состоит из последова-
тельной цепи, на каждом элементе которой напряжение стабили-
зируется с помощью стабилитронов - VD2... VD4. Конденсаторы
С1... С6 используются в качестве фильтров. Выходной ток стаби-
лизатора равен 0,4 А. Допускается повышение его до 0,5 А. При
отключении любой из последовательно включенных нагрузок уве-
личивается ток через тот стабилитрон, нагрузка которого отклю-
чена. Кроме стабилизированных выходов, в блоке имеются два
нестабилизированных выхода — 60 В. Блок питания стойки СПУ
представляет собой набор балластных резисторов и имеет три
выхода на токи нагрузки 50 ... 80 мА.
Дистанционное питание организуется: через средние точки ли-
нейных трансформаторов по схеме «провод — провод» с последо-'
вательным включением нагрузок*НУП. На стойке СДП распола-
гаются до шести устройств ДП. НУП могут питаться по секции
или полусекЦиям ДП. Одно устройство ДП может пропитать до
трех НУП. Длина усилительного участка изменяется в зависимос-
ти от типа применяемого кабеля. Например, при диаметре жил
0,5 мм длина участка 2,25 км, 0,6 мм — 2,8 км и 0,7—3,3 км со-
ответственно. Аппаратура НУП потребляет ток ДП 0,15 А. Макси-
мальное напряжение ДП 420 В. Устройство ДП содержит преоб-
разователь напряжения, выпрямитель, сглаживающий фильтр, ус-
тройства коммутации и сигнализации. Имеется возможность пе-
реполюсовки цепи ДП и заземления любого из проводов, а также
отключения при обрыве цепи. Регулирование тока ДП произво-
дится переключателем, коммутирующим отводы трансформатора
выпрямителя. На плате приема ДП в НУП имеется два фильтра
Д-8, с помощью которых разделяются токи ДП и служебной свя-
зи, два защитных устройства от наводимых в линии продольных
токов промышленной частоты, стабилитроны для стабилизации
напряжения на линейных усилителях и устройства коммутации
цепи ДП. Конденсаторы, шунтирующие стабилитроны, служат
для уменьшения -взаимных переходов между усилителями по це-
пям питания.
223-
Электропитание аппаратуры ИКМ-15. Аппаратура ИКМ-15
предназначена для организации соединительных линий между
сельскими АТС по кабелям КСПП 1X4X0,9, КСПП 1Х4Х1,2 или
ВТСП. Расстояние между двумя оконечными станциями может
достигать 50 км, а при использовании одной обслуживаемой про-
межуточной станции—100'км. Между оконечными или проме-
жуточной обслуживаемой и оконечной станциями устанавливают-
ся необслуживаемые промежуточные станции, расстояние между
которыми составляет 7,2... 7,4 км в зависимости от применяемого
кабеля. Дистанционное питание промежуточных станций осуще-
ствляется по схеме «провод — провод», образованной в четверке
с помощью линейных трансформаторов. Нагрузки в цепь ДП
включены последовательно. Питание осуществляется по секциям
ДП. Устройство ДП размещается в блоке окончания линейного
тракта, рассчитано на питание от станционного источника —60 В
iio^0 и обеспечивает на выходе стабилизированный ток 85+jg мА
при напряжении 50...340 В.
Устройство ДП представляет стабилизатор тока, выполненной
на базе транзисторного преобразователя, работающего на час-
тоте 16 кГц. Стабилизация выходного тока осуществляется за
счет широтно-импульсной модуляции входных сигналов усилите-
ля мощности, формирование которых основано на сравнении по-
стоянного и пилообразного напряжений. В цепи обратной связи
имеются датчик выходного тока, усилитель, выпрямитель и сгла-
живающий фильтр. Схема устройства содержит также парамет-
рический стабилизатор напряжения для питания задающего гене-
ратора и цепей управления, который при первоначальном пуске
получает питание от первичного источника —60 В, а после запу-
ска преобразователя — с его выхода. Задающий генератор вы-
полнен по схеме двухтактного преобразователя с электромагнит-
ной положительной обратной связью. В усилителе мощности при-
менена полумостовая схема. Выпрямитель, подключенный к ^вто-
ричной обмотке трансформатора усилителя мощности, имеет три
однофазных моста, которые соединены последовательно. Это сде-
лано для того, чтобы снизить в три раза требуемое напряжение
на конденсаторах сглаживающих фильтров, так кай последние
включены последовательно с каждым мостом. В УДП применена
быстродействующая электронно-релейная максимально-нулевая
защита, обеспечивающая автоматическое отключение тока ДП
при значениях его от 110 до 140 мА или обрыве цепи ДП. На
противоположном от питающей станции конце цепи ДП приме-
няется ячейка дистанционного шлейфа, назначение которой со-
стоит в образовании шлейфа по току ДП и образовании шлейфа
по групповому сигналу в блоке уплотнения и кодирования. При
нормальном питании шлейф по току ДП создается через диод.
Для питания цепей блока окончания линейного тракта применя-
ется ячейка местного питания, которая первичное напряжение
224	7
•—60 В преобразует в два стабилизированных напряжения +9Brfc
±5%. Ток нагрузки каждого выхода не превышает 0,1 А. Напря-
жение первичного источника через устройства токовой защиты
поступает на усилитель мощности, работа которого управляется
задающим генератором, далее на выпрямитель, сглаживающий
фильтр и на два стабилизатора напряжения. Задающий генера-
тор выполнен по схеме мультивибратора и выдает последова-
тельность однополярных прямоугольных импульсов, следующих с
частотой 16 кГц. Усилитель мощности усиливает однополярные
сигналы, поступающие с одного из выходов мультивибратора, и
преобразовывает их в знакопеременное напряжение с импульса-
ми прямоугольной формы. Выпрямитель собран по двухполупери-
одной схеме с общей точкой. Стабилизаторы напряжения, уста-
навливаемые в выходных цепях, выполнены по компенсационной
схеме непрерывного действия. Выход каждого стабилизатора за-
щищен по напряжению и току.
Местное питание цепей уплотнения и кодирования производит-
ся от устройства питания, входное напряжение которого —60 В
ilO % преобразуется в ряд стабилизированных напряжений (5,
12, 27, 48,5 и 51,5 В). Устройство выполнено по схеме управляе-
мого с помощью широтно-импульсной модуляции преобразовате-
ля постоянного тока, имеющего частоту преобразования 16 кГц,
содержащего задающий генератор, усилитель мощности и цепь
обратной связи. Модулированное напряжение с выхода транс-
форматора поступает на выпрямители, число которых соответст-
вует количеству выходных напряжений. В каждой цепи имеется
устройство ограничения тока короткого замыкания, сглаживаю-
щий фильтр и компенсационный стабилизатор непрерывного дей-
ствия, за исключением цепи с напряжением 4-5 В, с выхода ко-
торой снимается сигнал обратной связи, управляющий работой
преобразователя. В устройстве питания имеется дополнительный
стабилизатор напряжения параметрического типа для питания за-
дающего генератора и цепей управления преобразователем. В ста-
билизаторах напряжения, установленных в цепях 48,5 и 51,'5 В,
приняты дополнительные меры по повышению стабилизации и тер-
мокомпенсации выходных напряжений. Каждая выходная цепь
снабжена устройством быстродействующей электронной защиты,
что позволяет защитить питаемые микросхемы от токов КЗ и пе-
ренапряжений.
Электропитание аппаратуры В-3-3 с, предназначенной для работы по воз-
душным стальным цепям или кабелю ВТСП 1Х4Х1.2, Аппаратура оконечных
станций рассчитана на работу от однофазного переменного напряжения 220
или 127 В с допустимыми пределами изменения от 4-10 до —20%. Внешняя
сеть переменного тока может резервироваться источником постоянного тока с
напряжением либо 60, либо 24 В и пределами изменений от 4-20 до —10%.
Устройство местного питания обеспечивает на выходе стабилизированное на-
пряжение —19 В и состоит из трансформатора, двухполупериодного выпрями-
теля, П-образного сглаживающего LC-фильтра, транзисторного 'стабилизатора
225
напряжения и узла автоматического переключения питания с источника пере-
менного тока на постоянный. Стабилизатор напряжения компенсационного типа
непрерывного действия обеспечивает стабилизацию напряжения как при из-
менениях входного напряжения, так и тока нагрузки. Стабилизатор имеет два
выхода. Помимо стабилизации напряжения стабилизатор также выполняет роль
фильтра с коэффициентом сглаживания 80—1000.
Схема узла автоматического переключения содержит транзисторное реле,
источник опорного напряжения и исполнительное реле. При наличии на входе
переменного напряжения аппаратура питается от него. Как только -перемен-
ное напряжение пропадает или становится ниже допустимого предела, узел
автоматически подключит к стабилизатору резервный источник постоянного то-
ка, который будет питать аппаратуру до восстановления источника переменного
тока, Обратный перевод питания на основной источник производится также
автоматически. Узлы питания аппаратуры, за исключением фильтра и средств
автоматики, расположены в одном питающем блоке. Указанные выше фильтр
и средства переключения размещаются на плате сигнализации. В случае пе-
регорания любого предохранителя или питания от резервного источника обес-
печивается соответствующая акустическая и оптическая сигнализация.
Аппаратура НУП, располагаемая между двумя смежными оконечными
станциями, получает питание дистанционно, по схеме «провод — провод». Рас-
стояния между оконечными станциями на стальных цепях может достигать
75 км, а на кабеле—54 км. Между двумя оконечными станциями может уста-
навливаться до двух НУП. В НУП цепи питания усилителей противоположных
направлений одной системы передачи соединены последовательно. Для пита-
ния одного усилителя требуется постоянное напряжение 20 В, следовательно,
на НУП нужно передать не менее 40 В. С учетом падения напряжения в пи-
нии напряжение ДП должно составлять не менее 80 В. В состав устройств пе-
редачи ДП оконечной станции входят преобразователь напряжения и блок пе-
редачи ДП.
Преобразователь напряжения выполнен по двухтактной схеме с самовоз-
буждением. В состав преобразователя входит также выпрямитель, собранный
по однофазной мостовой схеме, и сглаживающей Г-образный LC-фильтр. Напря-
жение 80 В подается на блок передачи ДП, предназначенный для регулировки,
контроля и ввода напряжения ДП в линию. Регулировка напряжения ДП осу-
ществляется с помощью последовательно включенных резисторов, контроль —
с помощью сигнальной лампы й реле, контакты которого передают сигналы в
систему общестоечнои сигнализации. Напряжение ДП через разделительный
фильтр подается на линейный трансформатор и далее в линию. В НУП напря-
жение ДП поступает на устройство приема, на входе которого включен разде-
лительный фильтр, после чего постоянное напряжение через схему защиты по-
дается на линейные усилители.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Назовите причины неравномерного в течение суток отбора электроэнер-
гии электромеханической аппаратурой коммутации.
2.	Какие телефонные станции относятся к потребителям особой группы пер-
вой категории?
226
3.	Какие новые требования предъявляет к ЭПУ электронная аппаратура
коммутации по сравнению с электромеханической?
4.	Особенности построения токораспределительных сетей станций с элект-
ронной и квазиэлектронной аппаратурой коммутации.
Глава 15. ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ
ТЕЛЕГРАФНОЙ СВЯЗИ
15.1.	ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В зависимости от назначения и выполняемых функций аппарату-
ра телеграфной сети подразделяется на коммутационную, образо-
вания дискретных каналов и оконечную. Требования, предъявляе-
мые к первичным источникам электропитания современной теле-
графной аппаратуры, близки к требованиям на источники пита-
ния для другой аппаратуры проводной связи, поэтому в ГОСТ
5237—83 не выделяются отдельные'нормы на телеграфную аппа-
ратуру. Это обусловлено в первую очередь элементной базой, на
которой строится аппаратура. Широкое применение интегральных
микросхем (ИС) привело к необходимости повсеместного исполь-
зования4 в аппаратуре источников вторичного электропитания. То
же самое можно сказать о применении в аппаратуре'телеграфной
коммутации специализированных управляющих вычислительных
комплексов (СУВК), которые требуют бесперебойной подачи на-
пряжения. Таким образом, требования к средствам электропита-
ния для новой аппаратуры телеграфной коммутации и образова-
ния дискретных каналов близки к требованиям, что и для ранее
рассмотренной аппаратуры междугородной связи и коммутации
телефонных каналов, в связи с чем имеется возможность унифи-
кации и объединения ЭПУ.
По электроснабжению междугородные и внутрирайонные теле-
графные станции и узлы относятся к электроприемникам особой
группы первой категории. Это условие определяет состав и ко-
личество необходимого оборудования, применяемого в электроус-
тановке телеграфного узла или станции.’ В соответствии с Ве-
домственными нормами технологического проектирования ВНТП
332—81, предприятие получает электроэнергию от двух независи-
мых источников по двум самостоятельным вводам, а в качестве
третьего источника используется собственная электростанция.
Телеграфные станции местной телеграфной сети относятся к элек-
троприемникам первой категории и оборудуются двумя вводами
от двух источников.
С другой стороны, имеется немало телеграфной аппаратуры,
электропитание которой требует иного подхода по сравнению с
питанием аппаратуры проводной связи, в частности это,относит-
ся к аппаратуре оконечной и образования каналов.
227
15.2.	ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ ОКОНЕЧНОЙ
ТЕЛЕГРАФНОЙ АППАРАТУРЫ
Эта аппаратура сети общего пользования или абонентского
телеграфа размещается в оконечных пунктах. Основу оконечной
аппаратуры составляют рулонные и ленточные телеграфные ап-
параты и абонентские комплекты каналообразующей аппаратуры.
Оконечная аппаратура питается переменным напряжением от
энергетической сети без каких-либо устройств гарантированного
питания и собственных электростанций. В среднем на одну такую
телеграфную установку требуется не более 150 В-А мощности од-
нофазного тока. Фототелеграфная оконечная аппаратура потреб-
ляет до 400 В-А трехфазного переменного тока без учета вспомо-
гательного оборудования. Оконечная установка абонентского те-
леграфа питается также от сети переменного тока.
15.3.	ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ АППАРАТУРЫ
ОБРАЗОВАНИЯ КАНАЛОВ
Для электропитания, аппаратуры, образующей дискретные ка-
налы АОДК, требуется напряжение переменного и постоянного
тока. Например, аппаратура ТТ-48 обычно получает питание от
переменного тока и потребляет на один канал 6,3 В-А. В случае
отключения напряжения переменного тока аппаратура переклю-
чается на электропитание от источника постоянного тока с напря-
жением 24 В. Такое построение аппаратуры ведет к ее усложне-
нию и удорожанию и может быть оправдано в случае, если она
используется в различных условиях обеспечения электроэнергией,
и в основном на небольших предприятиях связи, где нет другой
аппаратуры, требующей применения установок гарантированного
Таблица 15.1
Аппаратура	Мощность постоянного тока, Вт, при напряжениях		Мощность, потреб- ляемая от сети пере- менного тока 220 В, В-А
	—24В	-60В	
ТТ-12	105/7		120/9
ТТ-24	—	70/2,5	85/3,5
ТТ-48	270/5,7	—	300/6,3
ТТ-144	-	360/2,5	450/3,1
ТВУ-12	—		150/12,5
ТВУ-15	—	30/2	—
Думка	—	420/6	500/7,1
Дата-ЗБС	29/3,2		—
Дата-бБС	50/4,1	—-	—
Дата-27БС	25/1,7	—-	—
Примечание. В числителе приведено значение мощности, потребляемой комплектом
аппаратуры, а в знаменателе — мощность на один канал.
228
питания постоянного тока. С увеличением числа каналов и кон-
центрации аппаратуры целесообразно АОДК питать только от
постоянного напряжения, получаемого от унифицированных ЭПУ.
Это положение не относится к аппаратуре, устанавливаемой не-
посредственно у абонента. Абонентскую аппаратуру следует пи-
тать от источника переменного тока. Ориентировочные сведения о
потребляемой аппаратурой АОДК мощности приведены в
таб^т. 15.1.
I
15.4.	ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ
АППАРАТУРЫ -КОММУТАЦИИ
На телеграфной сети применяется аппаратура коммутации
электромеханических и электронных систем. Телеграфная аппара-
тура электромеханических систем предъявляет к первичным ис-
точникам электропитания те же требования, что и соответствую-
щая аппаратура коммутации телефонных каналов. По номиналу
напряжения — это 60 В постоянного тока. Допустимые пределы
изменения -напряжения составляют 58 ... 66 В. Аппаратура элек-
тронной системы рассчитана на то же напряжение, что и аппара-
тура электромеханической системы, но пределы изменения напря-
жения расширены до 54 ... 66 В.
Наличие в электронной системе управляющих вычислительных
машин приводит к необходимости подачи бесперебойного электро-
питания и обязательного введения в состав ЭПУ установки беспе-
ребойного питания постоянным током. В качестве такой установки
целесообразно использовать выпрямительно-аккумуляторную ус-
тановку с вольтодобавочными преобразователями, описание кото-
рой приведено в гл. 10.
На предприятиях связи, где имеется телефонная и телеграфная
аппаратура электронной системы, допускается электропитание ее
от общей ЭПУ, но с обязательным разделением токораспредели-
тельных сетей. Токораспределительные сети для телеграфной ап-
паратуры электронной системы рекомендуется строить по магист-
рально-полурадиальной схеме.
Нормы на динамические изменения питающего напряжения ре-
гламентируются ГОСТ 5237—83, в соответствии с которым на ап-
паратуре допускаются импульсные изменения напряжения прямо-
угольной формы до +40% номинального значения на время 0,005
с и ±20% на время до 0,4 с. Поведение аппаратуры при указан-
ных изменениях питающего напряжения оговаривается в техниче-
ской документации на нее. Питаемая аппаратура должна также
сохранять свою работоспособность без вмешательства эксплуата-
ционного персонала после занижения напряжения до минус 30%
на время до 0,3 с и полного пропадания напряжения на время до
0,05 с.
Некоторые виды новой телеграфной аппаратуры электронной
системы рассчитаны на электропитание переменным током. При-
229
мером такой-аппаратуры могут служить центры коммутации со-
общений ЦКС-Т и аппаратно-программные комплексы АПК-Т.
Аппаратура АПК-Т рассчитана на электропитание бесперебой-
ным переменным током. Для питания этой аппаратуры целесооб-
разно использовать полупроводниковые инверторы, которые, в
свою очередь, получают электроэнергию от централизованной вы-
прямительно-аккумуляторной установки предприятия связи, в
котором размещается аппаратура АПК-Т.
Комплекс аппаратуры ЦКС-Т потребляет мощность около
62 кВ-А, поэтому для него строятся отдельные ЭПУ. Большая
час^ь указанной мощности должна подаваться на аппаратуру бес-
перебойно, что обеспечивается применением в ЭПУ установок бес-
перебойного питания переменным током. Нагрузки ЦКС-Т, для
которых допустим перерыв в подаче электроэнергии, получают
питание непосредственно от сети переменного тока с резервирова-
нием от собственной электростанции. Структурная схема ЭПУ
комплекса ЦКС-Т показана на рис. 15.1. Электроэнергия от двух
вводов поступает на автоматизированный щит переменного тока
ЩПТА, от которого осуществляется электропитание потре-
бителей гарантированного переменного тока и через установку
ВВод1	Ввод?.
Рис 15.1 Структурная схема
ЭПУ комплекса ЦКС-Т
бесперебойного питания — осталь-
ных потребителей ЦКС-Т. В со-
став установки входят распреде-
лительные устройства РУ пере-
менного тока, выпрямители ТППС
и ПЗС, первые из которых пред-
назначены для питания инверто-
ров ТПС, а второй — для заряда
и содержания двухгруппной ак-
кумуляторной батареи, двухма-
шинный агрегат ДМА, устройст-
ва переключения ТКЕ и другое
коммутационное оборудование.
В нормальном режиме работы
электропитание полукомплектов
аппаратуры комплекса ЦКС-Т
осуществляется от трехфазных
инверторов ТПС, аккумуляторная
батарея находится в режиме со-
держания и резервный двухма-
шинный агрегат не работает. В
случае отключения одного из вво-
дов внешней сети комплекс пита-
ется от исправного ввода. Если
же произойдет отключение обоих
вводов, электроснабжение будет
производиться от собственной
электростанции. Все коммутаци-
онные перерывы в электроснабже-
230
нии компенсируются за счет аккумуляторной батареи. При от-
казах выпрямителей ТППС или инверторов ТПС питание аппара-
туры на время пуска резервного двухмашинного агрегата осущест-
вляется от сети переменного тока через переключатель ТКЕ. Для
устранения влияния на аппаратуру сетевых помех в состав ЭПУ
.введен резервный двухмашинный агрегат, от применения которо-
го можно отказаться, если будет создано устройство, обеспечива-
ющее подавление указанных помех.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1	К какой группе электроприемников относятся междугородные и внутри-
районные телеграфные станции?	__
2	. Почему оконечная телеграфная аппаратура питается от переменного тока? '
3 Особенности электропитания аппаратуры коммутации ЦКС-Т.
4	Какая схема токораспределения рекомендуется для электронной аппара-
туры коммутации? •
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЗАЗЕМЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК
ПРЕДПРИЯТИЙ ПРОВОДНОЙ СВЯЗИ
Общие положения. Заземлением для установок проводной связи называется
преднамеренное электрическое соединение оборудования или аппаратуры с за-
земляющим устройством. Под заземляющим устройством подразумевается сово-
купность заземлителей и заземляющих проводников. Заземлителем является
металлический проводник нли группа проводников любой формы (труба, уголок
и т. д) находящихся в непосредственном соединении с землей (грунтом). За-
земляющий проводник — это металлический проводник, соединяющий заземляе-
мое оборудование или аппаратуру с заземлителем.
Сопротивление заземляющего устройства определяется как суммарное элек-
трическое сопротивление заземляющих проводников и заземлителя относительно
земли ПЪследнее равно отношению напряжения заземлителя к току, проходя-
щему через него.
Устройство, предназначенное для соединения с землей аппаратуры провод-
ной связи с целью использования земли в качестве одного из проводов элек-
трической цепи, называется рабочим заземляющим устройством. Примером ра-
бочего может служить заземляющее устройство, к которому подключается
один нз полюсов цепи дистанционного питания по схеме «провод-земля».
^Защитное заземляющее устройство обеспечивает выравнивание потенциала
металлических частей оборудования с потенциалом земли, тем самым обеспе-
чивая защиту обслуживающего персонала и аппаратуры от возникновения на
них опасных напряжений по отношению к земле. К защитному устройству
присоединяются нейтрали обмоток силовых трансформаторов подстанций, обо-
рудование собственных электростанций предприятия связи, металлические части
электросилового оборудования (например, выпрямителей), экранов аппаратуры,
молниеотводы и другое оборудование, которое нормально не находится под
напряжением, но может оказаться под напряжением изоляции токоведущих
проводов.
23)
На предприятиях связи может быть устроено так называемое измерительное
заземляющее устройство, которое служит для контрольных измерений сопро-
тивлений рабочего и защитного заземляющих устройств. Сопротивление изме-
рительного заземляющего устройства не должно быть более 100 Ом в грунтах
с удельным сопротивлением до 100 Ом-м и 200 Ом — в грунтах с удельным
сопротивлением более 100 Ом-м. Под удельным сопротивлением грунта подра-
зумевается величина электрического сопротивления, оказываемого 1 м3 грунта
' при прохождении тока между двумя противоположными параллельными гра-
нями. В технической литературе это сопротивление обозначается буквой р и
выражается в Ом-м.
Разрешается объединять рабочее и защитное устройств^ в одно рабоче-
защитное заземляющее устройство; сопротивление устройства должно быть не
более наименьшего значения, предусмотренного для рабочего или защитного
заземляющих устройств. К рабочезащитному устройству при помощи зазем-
ляющих проводов кратчайшим путем подключаются один из полюсов электро-
питающей установки, провод нейтрали обмоток трансформаторов силовой транс-
форматорной подстанции предприятия проводной связи и собственной электро-
станции, металлические части силового оборудования н аппаратуры связи, ме-
таллические трубопроводы водопровода, центрального отопления и другие
металлические части конструкций внутри здания, экраны аппаратуры и кабе-
лей, а также молниеотводы схем защиты и оболочки кабелей. В большинстве
случаев на предприятиях связи устанавливается рабочезащитное заземляющее
устройство. Однако в случаях, когда заземляется плюсовой полюс ЭПУ и имеет-
ся аппаратура с цепями дистанционного питания по схеме «провод-земля»,
на предприятиях связи следует оборудовать раздельные рабочее и защитное
заземляющие устройства.
Расстояние между отдельными неизолированными частями разных зазем-
ляющих устройств на участке ввода в здание должно быть не менее 20 м.
Как правило, на предприятиях проводной связи защитное заземляющее
устройство для трансформаторной подстанции и собственной электростанции
делается общим для всего предприятия связи В сетях переменного тока до
1000 В может возникнуть необходимость устройства повторного заземления,
если ток однофазного замыкания на землю меньше тока отключения защитных
устройств по току короткого замыкания. Значение сопротивления повторного
заземления зависит от параметров фазного и нулевого проводов и устройств
применяемой токовой защиты
Нормы сопротивлений рабочих, защитных и рабочезащитных заземляющих
устройств приведены в ГОСТ 464—79.
При эксплуатации заземляющих устройств следует проверять их электри-
ческие сопротивления. Периодичность проверки на междугородных, городских
и сельски^ телефонных станциях, трансляционных и. оконечных пунктах состав-
ляет два раза в год — летом (в период наибольшего просыхания грунта) и
зимой (в период наибольшего промерзания грунта).
Оборудование заземляющих устройств. В качестве заземляющего провод-
ника для аппаратуры связи в большинстве случаев используются стальные
неизолированные полосы (шины) размерам не менее 20x3 мм2, которые про-
кладываются вдоль рядов аппаратуры. От шины к каждой стойке делаются
. отводы алюминиевым проводом сечением не менее 4 мм2. Последовательное
включение заземляемых частей не разрешается. Рядовые заземляющие провод-
232
ники объединяются и подаются на щнток заземления. Заземляющие проводники
от трансформаторной подстанции, собственной электростанции и электропитаю-
щих установок соединяются непосредственно на щитке заземления. Заземляю-
щие проводники, соединяющие контуры и щитки заземления, как правило,
выполняются стальными, однако допускается применение проводников из цвет-
ных металлов. Соединение контуров рабочего или рабочезащитного заземляю-
щих устройств производится изолированными проводами.
Для заземлительных устройств используют металлические стержни нз уголко-
вой стали, стальные полосы, трубы, графитовые и графитированные стержни,
металлическую проволоку. В большинстве своем применяются стержневые и
трубчатые заземлители. Число электродов определяется расчетом. Заземлители
забиваются в грунт таким образом, чтобы расстояние между поверхностью зем-
ли и верхней частью заземлителя составляло 50...70 см. Верхние части зазем-
лителей привариваются к стальной полосе, которая выводится наружу. Сопро-
тивление контура зависит от формы и размеров одиночных заземлителей, сопро-
тивления соединительной шины, числа одиночных заземлителей (электродов),
удельного сопротивления грунта и так называемых коэффициентов использо-
вания электродов и соединительной полосы. Последние показывают, насколько
уменьшается использование каждого электрода (или соединительной полосы) .в
контуре по сравнению с использованием отдельного электрода. В некоторых
неблагоприятных случаях коэффициент использования (в литературе можно
встретить термин «экранирования») может достигать 30...40%. В зависимости
от удельного сопротивления грунта сопротивление заземлителя может изме-
няться в широких пределах. Например, если взять одиночный стержневой за-
землитель длиной 1 м, то его сопротивление будет изменяться от 6,8 до 680 Ом
при изменении удельного сопротивления грунта от 10 до 1000 Ом-м. Следова-
тельно, в грунтах с высоким удельным сопротивлением целесообразно вблизи
заземлителя либо обрабатывать грунт химическим путем, либо заменять его
на грунт с малым сопротивлением. В первом случае грунт можно обработать
поваренной солью из расчета 10 кг на 1 м заземлителя. Подобная'обработка
позволит снизить сопротивление заземлителя в три-четыре раза. Обработку
нужно повторять с периодичностью два — четыре года.
Во втором случае для каждого стержневого (трубчатого) заземлителя от-
рывается котлован радиусом 1,5...2,0 м и глубиной, равной длине заземлителя
плюс 0,8 м. После установки заземлителя котлован заполняют грунтом с не-
большим удельным сопротивлением и утрамбовывают. Эффективным способоАм
.снижения сопротивления заземлителя является размещение электрода в коксо-
вую крошку. В этом случае в грунте бурится скважина диаметром 20...30 см
на такую глубину, чтобы верхний конец электрода был ниже границы промер-
зания грунта, а нижний — не доходил до дна скважины на 10...15 см. На дно
скважины насыпается коксовая крошка и трамбуется. Электрод, к которому
предварительно приваривается заземляющий проводник, устанавливается на дно
скважины. Затем засыпается коксовая крошка и через каждые 20...30 см трам-
буется. Засыпка производится на 10 см выше верхнего конца электрода, после
чего все сверху засыпается землей.
При устройстве заземлений в районах вечной мерзлоты заземлители распо-
лагают в верхних слоях грунта горизонтально. Для контура заземления выби-
рают площадку с южной стороны здания в защищенных от ветра местах.
Целесообразно размещать заземление в незамерзающих водоемах. При отсут-
233
ствии последних отрывается котлован глубиной не менее 1,5 м (ниже оттаи-
вающего слоя), на дне его устраивается заземление, а затем котлован запол-
няется водой. При невозможности применения указанного способа площадку
над контуром заземления, расположенным ниже оттаивающего слоя, целесо-
образно утеплить путем засыпки слоя теплоизолирующего материала, например
слоя толщиной 0,5 м древесных опилок. Сверху материала утрамбовывают
снег.
В особых случаях скальных грунтов или в районах вечной мерзлоты обо-
рудуются глубинные заземлители, для чего пробуриваются скважины на глу-
бину 20.„30 м. Например, если такой заземлитель оборудуется в вечной мерз-
лоте, то в начале скважины устанавливается трехметровая обсадная труба.
Заземлитель может быть выполнен из стальной проволоки или шины сечением
40X4 мм2. К проволоке или шине приваривается болванка массой 40...50 кг,
которая опускается на дно скважины. Скважина заполняется тонкодисперсной
смесью глины с добавкой 10... 15 % поваренной соли,
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Алексеев О. В., Китаев В. Е., Шихина А. Я. Электротехнические устройст-
ва. — М.: Энергоиздат, 1981. — 336 с.
2.	Артамонов Б. И., Бокуняев А. А. Источники электропитания радиоуст-
ройств^— М.: Энергоиздат, 1982. — 296 с.
3.	Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. — М.: Высшая шко-
ла, 1964. — 750 с.
4.	Проектирование ключевых стабилизаторов напряжения/А. А. Бокуияев,
Б. В. Горбачев, М. Ф. Колканов, С. Н. Прытков: Учеб, пособ. — М.:
1973, —86 с.
5.	Бушуев В. М. Электропитание аппаратуры линейного тракта VLT-1920. —
Электросвязь, 1978, № 7, с. 62—69.
6.	Бушуев В. М., Сергейчева Н. М. Электропитание аппаратуры систем пере-
дачи. — М.: Связь, 1979. — 104 с.
7.	Гаазе В. Б. Система дистанционного питания линейных регенераторов ап-
паратуры ИКМ-120. — Электросвязь, 1979, № 3, с. 30—36.
8.	Ведомственные нормы технологического проектирования электроустановок,
предприятий и сооружений электросвязи, радиовещания и телевидения.
ВНТП 332—81. — М.: Радио и связь, 1982. — 32 с.
9.	ГОСТ 5237—83. Аппаратура электросвязи. Напряжения питания и методы
измерений.
10.	Доморацкий О. А., Жерненко А. С., Кратиров А. Д. Электропитание уст-
ройств связи. — М.: Радио и связь, 1981. — 320 с.
II.	Инженерно-технический справочник по электросвязи: Электроустановки/
И. А. Казаринов, М. М. Элинсон, Г. С. Любский и др. — М.: Связь, 1976.—
592 с.
12.	Казаринов И. А. Проектирование электропитающих установок предприятий
проводной связи. — М.; Связь, 1974. — 400 с.
1'3. Китаев В. Е., Бокуняев А. А., Колканов М. Ф. Электропитание устройств'
связи. — М.: Связь, 1975. — 328 с.
14.	Пионтковский Б. А. Эксплуатация электрических аккумуляторных батарей
на предприятиях связи. — М.: Связь, 1969. — 248 с.
15.	Пионтковский Б. А., Серяков Н. И. Электропитание предприятий связи. —
Связь, 1972. — 464 с.
16.	.Полупроводниковые выпрямители/Е. И. Беркович, В. Н. Ковалев, Ф. И. Ко-
валев и др.; Под ред. Ф. И. Ковалева, Г. П. Мостковой. — М.: Энергия,
1978. — 447 с.
234
17.	Ромаш Э. М. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной ап-
паратуры. — М.: Радио и связь, 1981. — 224 с.
-18. Сергейчева Н. М. Электропитание оборудования линейного тракта системы
передачи К-1020С. — Электросвязь, 1984, № 8, с. 45—48.
19.	Сизых Г. Н. Электропитание устройств связи. — М. Радио и связь, 1982.—
288 с.
20.	Унифицированная серия "статических преобразователей мощностью до
100 кВт для агрегатов бесперебойного питания/Ф. И. Ковалев, А. А. Поск-
робко, Г. А. Родосский и др. В кн.: Электротехническая промышленность:
Реф. науч.-техн. сб. Сер. Преобразовательная техника, 1978, вып. 4 (99),
с. 19—23.
21.	Шейкина Т. С., Хаиин Ц. И., Шалашова Л. М. Эксплуатация электропитаю-
щих установок систем передачи. — М.: Радио и связь, 1982. — 224 с.
22.	Источники электропитания РЭА: Справочник/Г. С. Найвельт и др. — М.:
Радио и связь, 1985. — 240 с.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Автоматический ввод резерва 118,
141
Автоматическая дизельная электро-
станция АДЭС 143
Автоматическое повторное включение
180
Аккумулятор 31
—	заряд, конечное напряжение 42, 45
----- ступенчатый 43
-----уравнительный 42, 43
-----ускоренный 42
—	подзаряд 42
—	разряд контрольный 42
—	— начальный ток 42
-----ступенчатый 43
—	саморазряд 44, 47
—	стеллажи 48
— ЭДС 39
— электролит 35, 37—41
Безаккумуляторная система электро-
питания 151
Блок автоматики и защиты 121
Вольт-амперная характеристика дио-
да 53
----- источника вторичного электро-
питания 150
-----тиристора 53, 54
Генератор задающий 69, 101, 103
— пилообразных импульсов 101, 115,
121
Делитель, коэффициент передачи 93
Дроссель насыщения 108 •
----- обмотка рабочая 108
-------смещения 108
------- управления 108
Инвертор мостовой 74
—	напряжения 73
—	параллельная схема 74
—	последовательная схема 74
—	тока 74
Инерционный маховик 137
Источник вторичного электропитания
8, 68, 150
Коммутирующий конденсатор 76
Компаратор 172
Магнитный модулятор 103
---- обмотка входная 104
----- — выходная 104
-------демпфирующая 104
------- управления 104
Мультивибратор 106
Необслуживаемый регенерационный
пункт 162
Необслуживаемый усилительный
пункт 163
Обслуживаемый усилительный пункт
162
Одновибратор 106
Опорная усилительная станция 216
Определитель обрыва цепи дистан-
ционного питания 173, 182
Переход р-п 52
Полусекция дистанционного питания
170, 197
Понижающая подстанция 140
Преобразователь вольтодобавочный
126
— напряжения, нерегулируемый ПНН
198
235
*— напряжения, регулируемый ПНН
196
Псофометр 87
Распределитель импульсов 114
Регулирующий элемент 88, 91, 96
Специализированный управляющий
вычислительный комплекс 214
Стабилизатор, выходное сопротивле-
ние 89
—	импульсный 89, 96
—	комбинированный 105
•	— компенсационный 88
— непрерывного действия 89
— нестабильность выходного, напря-
жения 89
-----коэффициент 89
-----суммарная 89
----- частная 89
— параллельный 88
— параметрический 88
— последовательный 88
—	режимы работы транзистора 89
—	релейного типа 96
—	самовозбуждение 95
•	— стабилизации коэффициент 89
—	с частотно-импульсной модуля-
цией 89
—	с широтно-импульсной модуля-
цией 89
<— температурный коэффициент нап-
ряжения ТКН 89
Стойка ввода и токораспределения
СВТ 165
— дистанционного питания СДП-4
166
•— окончания линейного тракта
СОЛТ 196
Схема дистанционного питания «про-
вод-земля» 165, 178
•—------«провод-провод» 165, 170,
191
Тиристорный ключ с искусственной
коммутацией 135, 142
--------с естественной коммутацией
136, 142
Тиристор 52
Токораспределительная сеть магист-
рально-полурадиальная 158
----- магистрально-рядовая 157
----- полурадиальная 158
----- радиальная 158
Трансформатор, обмотка вторичная 8
-----высшего напряжения 8
----- группа соединения 12
----- конструкция галетная и ци-
линдрическая 11
----- короткое замыкание 9
-----низшего напряжения 8
----- первичная 8
-----, поток рассеяния 8
-----, холостой ход 9
— сердечник броневой и стержневой
9
----- шихтовка 11
—• — ярмо 10
Трехфазная система 4
— — векторная диаграмма 5
-----напряжение линейное 5
--------фазное 5
----- нулевой провод 5
-------- точка 5
-----пульсирующее поле 7
— — схема соединения звездой 5
---------- треугольником 5
----- угловая скорость 7
Умножитель напряжения 221
Установка автоматической коммута-
ции аккумуляторных батарей 126
— бесперебойного питания, выпря-
мительно-аккумуляторная 122
--------с вольтодобавочным преоб-
разователем 126
Устройство дистанционного питания
103
—	индикации тока 117
—	контрол.я напряжения 124
—	переполюсовки питания 192, 194
—	фазосдвигающее 114
Фильтр активный 80
—	верхних частот 87
—	коэффициент сглаживания 80—82
'----передачи 80, 81
—	— пульсации 80
•	фильтрации 80
—	пассивный 80
—	резонансный 80
—	частота резонансная 82
— электронный 169
Центральная усилительная станция
216
Цепь дистанционного питания 163
Электрическая машина, бесколлек-
торная 14
-----вращающий момент 15, 25
----генератор, внешняя характери-
стика 21, 27, 28
— ------ остаточное намагничивание
19
------- регулировочная характерис-
тика 21, 29
-------с независимым возбужде-
нием 27
--------с самовозбуждением 27
------ — характеристика холостого
хода 22
-------- якорь 19
—	— геометрическая нейтраль 27
—	— двигатель параллельного воз-
.буждения 28
236
--------последовательного возбуж-
дения 28
-------- потери 17
-------- пусковые характеристики
18, 29, 30
— — •— смешанного возбуждения 28
--------> тормозной момент 25
— — двухмашинная установка 22
-----динамический момент 25
----- коллекторная 14, 18
-----контактные щетки 15
—	— коммутация тока 23
-----короткозамкнутый ротор 14, 18
-----полюсный наконечник 22, 24
—	— реакция якоря 26
-----скольжение ротора 16, 131
-----трехмашннная установка 22, 129
— — щеточная траверса 23
----- электрическая нейтраль 27
Электропитание аппаратуры автома-
тических телефонных станций
206—216
— — аппаратуры образования дис-
кретных каналов 228
----- систем передачи по коаксиаль-
ным кабелям К-3600 и К-1920П
165—175, YLT-1920	175—183,
К-1920У 183—185, К-120 185—187,
К-300 192—195, ИКМ-480 187—
192
— --------по симметричным кабе-
лям ИКМ-120 200—202, ИКМ-30
218—221, ИКМ-15 224, 225,
КАМА 222, 223, КРР 221, 222,
К-60П 202—204, К-Ю20С 196—
200
-----центра коммутации телеграф-
ных сообщений 230, 231
Электропитающая установка 149
— — режим работы, динамический
152
-----.----переходный 155
----- ---- статический 152
Электроприемники особой группы:
первой категории 160
второй категории 139
первой категории 139
третьей категории 139
Электроустановка предприятия связи
149
Элемент первичный, воздушно-мар-
ганцево-цинковый 31
— — конструкция, галетная 33
------- дисковая 33
-------прямоугольная 33
— — марганцево-цинковый 31
-----никель-железный 44
-----отрицательный электрод 31
-----положительный электрод 31
t
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ......................................................... 3
Глава 1. трехфазные электрические системы и трансфор-
маторы .............................................................. 4
1.1.	Общие сведения о трехфазных системах............................ 4
1.2.	Вращающееся магнитное	поле..................................... 7
1.3.	Трансформаторы......................~........................... 8
1.4.	Автотрансформаторы ......................._.....................13
Контрольные вопросы................................................. 13
Глава 2. асинхронные двигатели .	.	.............14
2.1.	Общие сведения об электрических машинах	...	14
‘2.2. Устройство, принцип действия и основные электрические характерис-
тики трехфазного асинхронного двигателя.....................; .	14
2.3.	Рабочие характеристики асинхронного двигателя ................. 17
2.4.	Пуск асинхронных двигателей.....................................18
Контрольные вопросы ....................................... ...<...	18
Глава 3. синхронные генераторы.......................................18
3.1.	Устройство и принцип действия...................................18
3.2.	Параллельная работа генераторов.................................21
3.3.	Основные характеристики генератора	.	 21
Контрольные вопросы.................................................'22
Глава 4. электрические машины постоянного тока .	.	22
4.1.	Устройство машин постоянного тока...............................22
4.2.	Принцип действия генератора и двигателя постоянного тока ...	23
4,3.	Электродвижущая сила генератора постоянного тока ....	24
4.4.	Понятие об электромагнитном моменте и обратимости машин по-
стоянного тока.......................•..............................25
4.5.	Реакция якоря...................................................26
4.6.	Основные характеристики	машин	постоянного тока.................27
Контрольные вопросы..................................................31
Глава 5. химические источники тока...................................31
5.1.	Общие положения.................................................31
5.2.	Первичные элементы	и	батареи	.	.	  31
5.3.	Типы и устройство кислотных (свинцовых) аккумуляторов ...	33
5.4.	Электрические характеристики кислотных (свинцовых) аккумуляторов	38
5.5.	Эксплуатация кислотных (свинцовых) аккумуляторов ....	41
5.6.	Типы и устройство щелочных аккумуляторов........................44
5.7.	Электрические характеристики	щелочных	аккумуляторов............ 46
5.8.	Эксплуатация щелочных аккумуляторов.............................47
5.9.	Аккумуляторные помещения и	их оборудование.....................48
5.10.	Указания по технике безопасности при работе с аккумуляторами 49
Контрольные вопросы..................................................51
238
Глава 6.	ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ...	51
6.1.	Общие понятия..........................................................51
6.2.	Общие сведения о полупроводниковых диодах и	тиристорах ...	52
6.3.	Выпрямление однофазного переменного тока.............................. 55
6.4.	Многофазные схемы выпрямления..........................................56
6.5.	Работа выпрямителя на различные виды нагрузок..........................60
6.6.	Понятие об управляемом выпрямителе.....................................64
6.7.	Особенности работы выпрямителей при питании их переменным напря-
жением прямоугольной формы...................................66
6.8.	Полупроводниковые преобразователи постоянного напряжения .	.	68
6.9.	Автономные тиристорные инверторы........................73
Контрольные вопросы..........................................77
Глава 7. пульсации напряжения и сглаживающие фильтры 78
7.1.	Общие сведения о пульсациях напряжения	и	назначение фильтров	78
7.2.	Сглаживающий фильтр с одним реактивным элементом ....	81
7.3.	Сглаживающий Г-образный LC-фильтр.......................81
7.4.	Сглаживающие фильтры с использованием	аккумуляторной батареи	84
7.5.	Транзисторные сглаживающие фильтры.....................‘85
7.6.	Нормирование пульсаций напряжения и методы их измерений .	.	87
Контрольные вопросы..........................................88
Глава 8. стабилизаторы напряжения и тока ...:.	88
8.L	Типы стабилизаторов и их основные параметры . '........................88
8.2.	Параметрические стабилизаторы напряжений...............................90
8.3.	Компенсационные стабилизаторы постоянного напряжения с непре-
рывным регулированием................................................91	.
8.4.	Стабилизаторы постоянного напряжения с дискретным регулирова-
нием .............................................................  96
8.5.	Стабилизаторы постоянного тока................................102
8,6.	Комбинированные стабилизаторы.........................................105
Контрольные вопросы................................................107
Глава 9. выпрямительные устройства, применяемые на
ПРЕДПРИЯТИЯХ СВЯЗИ.................................................107
9.1.	Классификация выпрямительных устройств......................107
9.2.	Автоматизированные выпрямительные устройства	ВУК	.	.	.	.	107
9.3.	Автоматизированные выпрямительные устройства	ВУТ	.	.	.	.	114
9.4.	Выпрямительные устройства ВУЛС..............................117
9.5.	Выпрямительные устройства для заряда и содержания аккумулятор-
ных батарей.....................................................120
9.6.	Выпрямители для источников электропитания малой мощности	.	.121
Контрольные вопросы........................................................122
Глава 10. установки бесперебойного питания .... 122
10.1.	Общие положения......................................................122
10.2.	Выпрямительно-аккумуляторные установки бесперебойного питания
постоянного тока УБП-ВА............................................123
10.3.	Установки бесперебойного питания с трехмашинными преобразова-
телями ............................................................129
10.4.	Установки переменного тока с инверторами УБП-ВИ ....	133
10.5.	Автоматизированные электромашииные установки с инерционными
маховиками.........................................................137
Контрольные вопросы........................................................139
Глава 11. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ПРОВОДНОЙ связи 139
11.1.	Классификация приемников электроэнергии и трансформаторные
подстанции.........................................................139
11.2.	Автоматическое резервирование в системе электроснабжения . ..	141
11.3.	Собственные электростанции предприятий связи.........................142
11.4.	Указания по безопасности эксплуатации................................147
Контрольные вопросы........................................................148
239
—~	• t
г	'
Глава 12. общие вопросы электропитания предприятий
ПРОВОДНОЙ СВЯЗИ............................................... ...	149
12.1.	Основные определения и требования.............................149
12.2.	Основные положения по устройству электроустановок ....	153
12.3.	Основные положения по устройству токораспределительных сетей 157
Контрольные вопросы.................................................159
Глава 13. ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ АППАРАТУРЫ МЕЖДУГОРОДНОЙ
связи.........................................................160
13.1.	Электроустановки предприятий междугородной связи	.	.	.	.	160
13.2.	Дистанционное питание аппаратуры систем передачи	.	.	.	.	162
13.3.	Аппаратура электропитания систем передачи по коаксиальным ка-
белям .............................................................165
13.4.	Аппаратура электропитания систем передачи по симметричным ка-
белям .............................................................196
Контрольные	вопросы................................................205
Глава 14. ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ АППАРАТУРЫ МЕСТНЫХ'ТЕЛЕФОННЫХ
И РАДИОТРАНСЛЯЦИОННЫХ СЕТЕЙ . •...............................206
14.1.	Требования к электропитающим установкам и основные положения
по их устройству...................................................206
14.2.	ЭПУ АТС декадно-шаговой и координатной систем.................209
14.3.	ЭПУ станций квазиэлектронной и электронной систем ....	213
14.4,	Электропитание аппаратуры радиотрансляционных сетей .	. .	.	216
14.5.	Электропитание аппаратуры систем передачи местной связи . .	218
Контрольные вопросы.................................................226
Глава 15. электропитание предприятий телеграфной связи 227
15.1.	Общие положения...............................................227
15.2.	Электропитание оконечной телеграфной аппаратуры...............228
15.3.	Электропитание аппаратуры образования каналов ............... 228
15.4.	Электропитание аппаратуры коммутации..........................229
Контрольные вопросы ............................................... 231
Приложение. Заземление электроустановок предприятий	проводной связи 231
Список литературы .	 234
Предметный указатель................................................235