Условно будем считать малыми все те АТС, которые потребляют токи питания меньше 30 А, поскольку точного разграничения между понятиями больших и малых телефонных станций провести нельзя. Электропитание таких АТС поступает от более простых электропитающих установок, чем для крупных АТС. Однако к ним также предъявляется непременное требование работы в условиях очень небольшого технического обслуживания. Выпускается несколько типов электропитающих установок, предназначенных для АТС малой емкости.
Выпрямительные устройства типа ВСП.
Эти устройства значительно отличаются по своей схеме, принципу действия и способам коммутации от описанных выше устройств типа ВУ, ВУК и ВУТ. Они могут проводить буферное питание телефонных станций в режиме непрерывного подзаряда или безаккумуляторное питание. В них применяются стабилизаторы напряжения, основанные на следующем принципе.
Напряжение от питающей сети (рис. 119) подается на трансформатор Тр и выпрямительную схему ВС через стабилизирующее устройство СУ, управляемое блоком автоматического регулирования БАР. Если выходное напряжение выпрямителя Uвых соответствует номинальному значению, то стабилизирующее устройство не влияет на цепь первичной обмотки трансформатора Тр. Если же выходное напряжение Uвых выпрямителя понизится на ΔU, то эта величина будет определена в блоке автоматического регулирования сравнением выходного напряжения с эталонным напряжением, создаваемым полупроводниковым стабилизатором Э.
Далее блок автоматического регулирования воздействует на стабилизирующее устройство так, что последнее добавит к переменному напряжению сети такую дополнительную величину, при которой выходное напряжение поднимается до своего номинального значения. Добавляемая величина будет совпадать по фазе с питающим напряжением. Если теперь выходное напряжение выпрямителя повысить на ΔU, то блок автоматического регулирования, определив степень этого повышения, воздействует на стабилизирующее устройство таким образом, что данное устройство добавит к напряжению сети некоторое напряжение в противофазе к основному напряжению. Вследствие этого напряжение на выходе выпрямительного устройства снова понизится до своего номинального значения.
Рис. 119. Структурная схема выпрямительного устройства ВСП
|
Тип |
Выпрямленное напряжение, В |
Максимальный выпрямленный ток, А |
Число фаз переменного тока |
Мощность, кВ-А |
Высота |
Ширина |
Глубина |
Масса, кг |
|
|
номинальное |
максимальное |
мм |
|||||||
|
ВСП-24/10 |
26,4 |
36 |
10 |
1 |
0,74 |
400 |
486 |
272 |
53 |
|
ВСП-24/30 |
26,4 |
36 |
30 |
1 |
2,21 |
2000 |
400 |
350 |
155 |
|
ВСП-60/6А |
64,0 |
88 |
6 |
1 |
1,03 |
2000 |
400 |
350 |
130 |
|
ВСП-60/20 |
64,0 |
88 |
20 |
1 |
3,05 |
2000 |
400 |
350 |
155 |
|
ВСП-60/60 |
64,0 |
88 |
60 |
3 |
8,5 |
2000 |
800 |
350 |
480 |
Буферное питание различных устройств связи от выпрямительных устройств типа ВСП осуществляется без противоэлементов. Аккумуляторная батарея имеет небольшую дополнительную секцию, которая непрерывно подзаряжается от небольшого вспомогательного выпрямителя в комплекте ВСП. Эта секция автоматически включается последовательно с основной батареей при понижении напряжения последней, вызванном прекращением буферного питания. Выпускается пять типов описываемых выпрямительных устройств (табл. 13).
Любые два выпрямительных устройства типа ВСП, рассчитанные на одно выпрямленное напряжение, могут быть включены на параллельную работу, что расширяет область их возможного применения. При этом обеспечивается автоматическое распределение нагрузки между обоими выпрямителями.
Выпрямительные устройства ВСП сами по себе представляют лишь стабилизированные источники постоянного тока. Чтобы из этих устройств создать законченные электропитающие установки для телефонных станций, к ним нужно добавить коммутационные устройства (КУ), которые позволяли бы соединять между собой выпрямители и группы аккумуляторных батарей в различных сочетаниях для проведения буферной работы и заряда. Выпускаются следующие комплекты выпрямительных и коммутационных устройств для образования электропитающих установок различных типов и мощностей.
Комплект СВСП-24/10, представляющий собой стойку, на которой смонтированы два выпрямителя ВСП-24/10 и коммутационное устройство, может отдавать ток до 10 А при номинальном напряжении 24 В. Один из выпрямителей служит для питания соответствующей нагрузки, а второй остается в резерве или может быть использован для заряда одной из групп аккумуляторной батареи.
Комплект СВСП-24/20 — стойка, на которой смонтированы три выпрямителя ВСП-24/10 и коммутационное устройство, — может отдавать ток до 20 А. В данном комплекте два выпрямителя могут работать параллельно для питания нагрузки, а третий выпрямитель остается в резерве или используется для заряда одной группы батареи.
Комплект из двух выпрямительных устройств ВСП-24/30 и одного коммутационного устройства КУ-24/60, состоящий из трех отдельных шкафов, может отдавать ток до 30 А при номинальном напряжении 24 В. Один из этих выпрямителей питает нагрузку, а другой находится в резерве.
Комплект из трех ВСП-24/30 и одного КУ-24/60 (четыре отдельных шкафа) отдает ток до 60 А. Здесь два выпрямителя, соединенные параллельно, питают нагрузку, а третий находится в резерве или используется для заряда одной группы батареи. Все комплекты с выходным напряжением 24 В служат для питания ручных телефонных станций и линейно-аппаратных залов.
Комплект СВСП-60/6, представляющий собой шкаф, в котором размещены выпрямительное устройство ВСП-60/6А и коммутационное устройство, предназначается для питания небольших АТС и телеграфной аппаратуры; может отдавать ток до 6 А при напряжении 60 В.
Комплект из двух ВСП-60/20 и одного КУ-60/40 (три шкафа) служит для питания АТС и отдает ток до 20 А при напряжении 60 В. Один выпрямитель действующий, а другой — зарядный (резервный). Комплект из трех ВСП-60/20 и одного КУ-60/40 (четыре шкафа) имеет то же назначение, но отдает ток до 40 А. Два выпрямителя работают параллельно, а третий является зарядным (резервным). Комплект из двух выпрямительных устройств ВСП-60/60 и одного коммутационного устройства КУ-60/120 (три шкафа) предназначен также для питания АТС, отдает ток до 60 А при напряжении 60 В. Один выпрямитель действующий, а другой — резервный. Комплект из трех шкафов ВСП-60/60 и одного шкафа КУ-60/120 служит для той же цели, но отдаваемый им ток достигает 120 А. Два выпрямителя работают параллельно, а третий остается в резерве.
Рис. 120. Схема коммутационного устройства КУ
Коммутационные устройства КУ выпускаются на разные мощности, но все они имеют примерно одинаковую схему (рис. 120). К одному КУ можно подключить от одного до трех выпрямительных устройств типа ВСП и одну или две аккумуляторные батареи. Каждое выпрямительное устройство состоит из двух выпрямителей — основного (ОВ1, ОВ2, ОВ3) для буферной работы и добавочного (ДВ1, ДВ2, ДВ3) для постоянного подзаряда добавочной группы аккумуляторной батареи. Выпрямитель ОВЗ может быть также использован для заряда любой группы аккумуляторной батареи. Каждая группа батареи состоит в свою очередь из двух частей: основной (ОБ1 и ОБ2) и добавочной (ДБ1 и ДБ2). Основная батарея служит для буферного питания нагрузки. Добавочная батарея в обычных условиях не принимает участия в этом питании и лишь подзаряжается от добавочного выпрямителя.
Работа электропитающей установки проходит следующим образом. В нормальных условиях один из выпрямительных комплектов ДВ1— ОВ1 или ДВ2—ОВ2 включается на работу выключателями пакетного типа В со стороны постоянного и переменного тока. В случае необходимости можно включить оба комплекта сразу для увеличения отдаваемого выпрямителями тока. К выпрямителям подключается один из батарейных комплектов ДБ1—ОБ1 или ДБ2—ОБ2 или же эти комплекты включаются оба. Для этого пакетные переключатели ПП1 и ПП2 переводятся в положение «Буфер» и включаются батарейные выключатели ВБ1 и ВБ2. Контакт контактора К находится в правом положении, вследствие чего нагрузка подключается к основной батарее.
Выпрямительный комплект ДВ3—ОВ3 может быть использован для резервирования одного из действующих комплектов (переключатель ПП3 переводится в положение «Буфер») или для заряда одного из батарейных комплектов (ПП3 — в положение «Заряд»). При случайном перерыве подачи электроэнергии буферная работа прекращается и работающая батарея начинает разряжаться, питая нагрузку. Когда ее напряжение снизится, релейная схема (на рис. 120 не показана) переключит контактор в левое положение, отчего к основной батарее подключится без перерыва тока добавочная батарея и напряжение возрастет до нормы.
При достаточно надежном электроснабжении в описываемой электропитающей установке допускается применять лишь один комплект аккумуляторных батарей (например, ДБ1—ОБ1) заменяя батарею ОБ2 соответствующим конденсатором.
Благодаря оптимальному подбору выходных напряжений и мощностей, а также небольшим габаритам оборудования, описанная выше серия выпрямительных устройств типа ВСП позволяет легко организовать электропитание большинства телефонных станций и линейноаппаратных залов железнодорожного транспорта, а также устройств оперативно-технологической связи на постах электрической централизации (ЭЦ) внутри железнодорожных станций.
Электропитающая выпрямительная установка ЭВУ-60/25 (рис. 121).
Эта установка предназначается для питания АТС емкостью 300—500 номеров. Установка работает следующим образом
Когда есть напряжение в питающей сети, рабочий выпрямитель ВБ-60/25 питает АТС. Аккумуляторная батарея отключена от нагрузки и непрерывно подзаряжается выпрямителем ПЗВ-75/1,6. При выключении напряжения сети все выпрямители прекращают свою работу, а имеющаяся в схеме система электронного управления открывает тиристор Т и тем самым подключает батарею Б к нагрузке. Длительность перерыва питания не превышает 5 мс.
После восстановления напряжения в питающей сети, рабочий выпрямитель ВБ принимает на себя питание нагрузки, а аккумуляторная батарея Б отключается от нагрузки и переходит в режим заряда от соединенных последовательно выпрямителей резервного РВБ-60/25 и вольтодобавочного ВДВ-24/25. Когда же в процессе заряда напряжение батареи достигнет 80 В, электронная схема автоматически переключит батарею на подзарядный выпрямитель ПЗВ-75/1,6 для ее постоянного подзаряда при напряжении 2,2—2,25 В на один аккумулятор.
Установка подключается к однофазной сети переменного тока с номинальным напряжением 220 В. Рабочий и резервный выпрямитель обеспечивают стабилизацию выпрямленного напряжения в пределах 58—64 В при изменениях напряжения сети от 187 до 231 В, частоты от 49,5 до 50,5 Гц и нагрузки от 5 до 100 % максимальной. Пульсация выпрямленного напряжения при всех режимах работы не превышает 5 мВ.
Установка ЭПУ-60/25 может применяться для питания АТС средней величины, расположенных отдельно от основных узлов связи в каких- нибудь учреждениях или промышленных предприятиях. В связи с этим ее аккумуляторная батарея может быть составлена из 31—32 кислотных или 50 щелочных аккумуляторов. Последние гораздо более удобны для размещения в закрытых ящиках с вытяжными трубами без специальных аккумуляторных помещений. Однако необходимо иметь в виду, что наименьшее напряжение питания АТС 58 В может быть сохранено при разряде каждого щелочного аккумулятора не более чем до напряжения 1,16 В, при этом емкость щелочной аккумуляторной батареи используется далеко не полностью.
Вся электропитающая установка выполнена в виде шкафа высотой 2250, шириной 1000 и глубиной 500 мм, который можно устанавливать у стены.
Электропитание выделенных объектов связи.
Благодаря интенсивному развитию транспортной телефонной и оперативно-технологической связи на железнодорожных станциях теперь устанавливается много АТС и коммутаторов стрелочной и станционной диспетчерской связи. Эти устройства часто бывают территориально отделены от общих комплексов оборудования местных узлов связи. Для питания таких выделенных объектов выпускаются небольшие специализированные электропитающие установки, отличающиеся простотой устройства и небольшими габаритами, например, устройства ВБ-60, ВТ-61/5 и другие, предназначенные для буферного питания в режиме непрерывного подзаряда и для безаккумуляторного питания. В зависимости от местных условий электроснабжения и назначения небольшие электропитающие установки могут устраиваться по описанным выше общим принципам (например, иметь резервные выпрямители и батарейные группы) или же, напротив, быть предельно упрощенными. По схеме, приведенной на рис. 122, телефонная станция получает питание от одного стабилизированного выпрямителя на 24 или 60 В и одной группы аккумуляторной батареи на то же напряжение.
Поскольку такая электропитающая установка имеет только один выпрямитель и одну группу аккумуляторной батареи, эксплуатация ее несколько отличается от эксплуатации более сложных установок.
Рис. 121. Структурная схема электропитающей установки ЭВУ-60/25
Рис. 122. Упрощенная схема питания малой телефонной станции
Малая мощность выпрямителя не позволяет производить нормальный заряд батареи, поэтому батарею перед подключением к выпрямителю нужно в другом месте зарядить от какого-нибудь мощного выпрямителя, затем перенести и подключить к данному выпрямителю (батарея составляется из переносных аккумуляторов, что позволяет ей иметь меньшие габариты).
При временном перерыве электроснабжения батарея переходит в режим разряда и продолжает без перерыва питать телефонную станцию, расходуя запасенную в ней электрическую энергию. После восстановления подачи электроэнергии выпрямитель снова принимает на себя питание станции и одновременно начинает подзаряжать батарею слабым током. Таким способом запас емкости ее может быть восстановлен в течение нескольких дней на 70—80 %, что в практике питания небольших установок связи второстепенного значения можно считать достаточным. Таким образом, электропитающая установка работает автоматически без постоянного наблюдения со стороны обслуживающего персонала и нуждается только в периодическом осмотре.
В этой установке не предусмотрена возможность контрольных зарядов-разрядов аккумуляторной батареи, так как длительный опыт эксплуатации аналогичных выпрямительных устройств показал, что вызываемое этим усложнение и удорожание небольших электропитающих установок нецелесообразно.
В тех случаях, когда небольшие АТС размещаются в жилых домах и обслуживают квартирных абонентов, при достаточно надежном электроснабжении допускается питание АТС подавать прямо от стабилизированных выпрямителей с необходимыми сглаживающими фильтрами без использования резервных аккумуляторных батарей (рис. 123, а). Обычно в таких установках предусматривается сигнализация (на ближайшую обслуживаемую АТС) о прекращении подачи электроэнергии из местной сети переменного тока.
Рис. 123. Виды электропитающих установок с выпрямителем ВБ-60
Выпрямительные устройства типа ВБ-60.
В состав электропитающей установки для буферного или безаккумуляторного питания АТС при напряжении 60 В могут входить одно или два выпрямительных устройства типа ВБ-60 и специальное коммутационное устройство БАЗ (блок автоматики и заряда), а также одна группа аккумуляторной батареи на 60 В. Выпрямительные устройства ВБ-60 выпускаются на токи 5 А (ВБ-60/5), 10 А (ВБ-60/10) и 15 А (ВБ-60/15) при псофометрическом напряжении пульсации не выше 5 мВ. Перечисленные устройства позволяют компоновать на местах электропитающие установки различной степени сложности в зависимости от существующей потребности и местных условий электроснабжения. Так, для питания малых АТС емкостью до 100 номеров в условиях надежного электроснабжения можно использовать один выпрямитель ВБ-60 без батареи (см. рис. 123, а) или с буферной аккумуляторной батареей АБ (рис. 123, б).
Для питания АТС емкостью до 500 номеров можно создать более совершенную электропитающую установку, включающую в себя два выпрямителя ВБ-60 (действующий и резервный), одну группу аккумуляторной батареи А Б и коммутационное устройство БАЗ (рис. 123, в).
В состав выпрямительного устройства входят (рис. 124): феррорезонансный стабилизатор напряжения ФРС, состоящий из двух трансформаторов Тр1 и Тр2. выпрямительный мост ВМ и сглаживающий фильтр из дросселей Др1 и Др2 и конденсаторов С1 и С2, шунтированных резисторами Rс1 и Rс2. В трансформаторе Тр1 сердечник насыщенный, а в Тр2—ненасыщенный. Вторичная обмотка w2 трансформатора Тр2 соединяется с промежуточным отводом от вторичной обмотки w2 трансформатора Тр1. При такой схеме соединения вторичных обмоток к трехфазной мостовой выпрямительной схеме ВМ подводится совокупность трех переменных токов со сдвигом фаз, близким к 120°, как это имеет место в трехфазном переменном токе. Таким образом, феррорезонансный стабилизатор стабилизирует напряжение на входе выпрямительной схемы и одновременно преобразует однофазный ток питающей сети в трехфазный, способствуя тем самым эффективному сглаживанию пульсаций выпрямленного тока.
Сглаживающий фильтр выпрямителя снижает пульсацию на выходе до 3—5 мВ даже при работе выпрямителя без буферной батареи.
Резисторы
предотвращают возникновение перенапряжений на конденсаторах фильтра при включении выпрямителя без нагрузки. Балластный резистор Rб подключается к выпрямителю для того, чтобы ток нагрузки не снижался менее 5 % номинального значения и напряжение выпрямителя не поднималось бы выше допустимого предела. Работа выпрямителя контролируется вольтметром V и амперметром А.
Блок автоматики и заряда (БАЗ), используемый в электропитающей установке по схеме рис. 123, в, объединяет два выпрямителя и батарею в одну единую установку, в которой один из выпрямителей питает АТС, а другой остается в резерве. Аккумуляторная батарея также остается в резерве и непрерывно подзаряжается от специального подзарядного выпрямителя ПЗВ, находящегося внутри БАЗ. В случае прекращения подачи переменного тока АТС питается от аккумуляторной батареи, которая при этом частично или полностью разряжается. После возобновления подачи переменного тока рабочий выпрямитель снова начинает питать АТС, а батарея автоматически включается на заряд от резервного выпрямителя, последовательно с которым включается имеющийся внутри БАЗ вольтодобавочный выпрямитель. После окончания заряда батарея снова включается на непрерывный подзаряд слабым током от ПЗВ.
Рис. 124. Схема выпрямительного устройства ВБ-60
Конструктивно выпрямители ВБ-60 и БАЗ оформляются в виде металлических ящиков, которые можно устанавливать друг на друга (рис. 125). Для этой цели в нижней части каждого блока имеются четыре
трубчатых выступа, входящих в углубления, расположенные в верхней части блока. На передние стороны блоков выведены все рукоятки управления. Блоки легко соединяются друг с другом при помощи соединительных кабелей и штепсельных разъемов. Такая электропитающая установка очень компактна и легко монтируется на месте ее работы. Она может размещаться непосредственно рядом со стативами питаемой АТС.
Разрабатываются новые усовершенствованные устройства ВБ-60 с улучшенными электрическими характеристиками. В них широко используются электронные контрольные и регулирующие элементы.
Выпрямительное устройство типа ВТ-61/5.
Это устройство (блок) предназначено для непосредственного безаккумуляторного питания учрежденческих и домовых координатных телефонных подстанций емкостью до 100 номеров. Оно подключается к однофазной сети переменного тока с номинальным напряжением 220 В. Номинальное значение выпрямленного напряжения 61 В, а максимальный выпрямленный ток 5 А. Схема устройства аналогична схеме ВБ-60 (см. рис. 124). Псофометрическое значение напряжения пульсации не более 5 мВ. Устройство имеет конструкцию настольного типа с размерами: высота 385, ширина 570 и глубина 292 мм.
Разрабатывается усовершенствованный вариант данного устройства, в котором будет использована электроника в целях контроля и управления.