Электропитание предприятий связи от внешних источников электроэнергии или от собственных электростанций осуществляется, как правило, трехфазным переменным током напряжения 380/220 В. Трехфазный ток напряжения 220/127 В применяется только в отдельных, специально оговоренных случаях.
Аппаратура проводной связи потребляет электрическую энергию в основном в виде постоянного тока различных напряжений. В зависимости от условий электроснабжения предприятия связи, мощности, потребляемой аппаратурой, а также от степени рассредоточенности нагрузок по каждому из номиналов напряжений могут применяться различные принципы построения ЭПУ.
Наиболее широко на предприятиях проводной связи применяются следующие принципы построения ЭПУ: многобатарейный, однобатарейный, безбатарейный.
При многобатарейном принципе построения ЭПУ для каждого из напряжений постоянного тока выделяется отдельная выпрямительно-аккумуляторная установка (за исключением линейных телеграфных цепей), т.е. в этом случае применяется централизованная система электропитания аппаратуры.
Безбатарейный принцип построения. Выпрямительные устройства подключаются к двум независимым внешним источникам электроснабжения по двулучевой схеме. Одновреме6нное отключение внешних источников электроснабжения не допускается как в нормальных, так и в аварийных условиях.
При однобатарейном принципе построения ЭПУ на предприятии связи оборудуется аккумуляторная установка (опорная) только на одно напряжение. В этом случае энергия между отдельными группами потребителей распределяется по переменному току. 3. Трансформаторные подстанции, автоматизированные дизельные электрические станции. (стр. 1)
Трансформаторная Подстанция (ТП) – это электрическая подстанция, предназначенная для повышения или понижения напряжения в сети переменного тока и для распределения электроэнергии. Повысительные ТП (сооружаемые обычно при электростанциях) преобразуют напряжение, вырабатываемое генераторами в более высокое напряжение, необходимое для передачи электроэнергии по линиям электропередач (ЛЭП). Понизительные ТП преобразуют первичное напряжение электрической сети в более низкое вторичное. В зависимости от назначения и от величины первичного и вторичного напряжения понизительные ТП подразделяются на районные, главные понизительные и местные (цеховые). Районные ТП принимают электроэнергию непосредственно от высоковольтных ЛЭП и передают ее на главные понизительные ТП, а те (понизив напряжение до 6, 10 или 35 кВ) – на местные и цеховые подстанции, на которых осуществляется последняя ступень трансформации (с понижением напряжения до 690, 400 или 230 В) и распределение электроэнергии между потребителями.
В состав ТП входят силовые трансформаторы (обычно 1 или 2), распределительные устройства, устройства автоматического управления и защиты, а также вспомогательные сооружения. На ряде мощных понизительных ТП (на 220-330-500-750 кВ) применяют автотрансформаторы, что снижает потери электроэнергии (на 30-35%), расход меди (на 15-25%) и стали (на 50-60%).
Местоположение ТП определяется ее назначением и характером нагрузки, как правило, устанавливается в центре территории, на которой находятся потребители.
Дизельная электростанция – энергетическая установка, оборудованная одним или несколькими генераторами электрического тока, которые приводятся во вращение дизельными двигателями. Различают стационарные и передвижные ДЭС. На стационарных ДЭС устанавливают четырехтактные (реже двухтактные) дизели мощностью 110, 220,330,440, 735 кВт. Стационарные ДЭС средней мощности не превосходят 750 кВт, большие ДЭС сооружаются мощностью до 2200 кВт и более. Преимущества ДЭС: высокая экономичность, устойчивая работа, легкий и быстрый запуск. Недостаток: сравнительно небольшой моторесурс, т.е. срок работы агрегата до капитального ремонта. ДЭС предназначены для мест, удаленных от линий электропередач, также в районах, где источники водоснабжения ограничены и сооружение паросиловой или гидросиловой установки невозможно. 4. Химические источники тока, аккумуляторы и гальванические элементы. Совместная работа аккумулятора с дизельной электростанцией. (стр. 1)
Химические источники тока — устройства, в которых энергия протекающих в них химических реакций непосредственно превращается в электрическую энергию. Первый химический источник тока был изобретён итальянским учёным Алессандро Вольта в 1800 году. Это был элемент Вольта — сосуд с солёной водой с опущенными в него цинковой и медной пластинками, соединенных проволокой..
По возможности или невозможности повторного использования химические источники тока делятся на:
1.Гальванические элементы (первичные ХИТ), которые из-за необратимости протекающих в них реакций, невозможно перезарядить;
2.Электрические аккумуляторы (вторичные ХИТ) — перезаряжаемые гальванические элементы, которые с помощью внешнего источника тока (зарядного устройства) можно перезарядить;
3.Топливные элементы (электрохимические генераторы) — устройства, подобные гальваническому элементу, но отличающееся от него тем, что вещества для электрохимической реакции подаются в него извне, а продукты реакций удаляются из него, что позволяет ему функционировать непрерывно.
Основу химических источников тока составляют два электрода (катод, содержащий окислитель и анод, содержащий восстановитель), контактирующих с электролитом. Между электродами устанавливается разность потенциалов — электродвижущая сила, соответствующая свободной энергии окислительно-восстановительной реакции. Действие химических источников тока основано на протекании при замкнутой внешней цепи пространственно разделённых процессов: на катоде восстановитель окисляется, образующиеся свободные электроны переходят, создавая разрядный ток, по внешней цепи к аноду, где они участвуют в реакции восстановления окислителя
5. Топливный элемент –этоэлектрохимический генератор, устройство, обеспечивающее прямое преобразование химической энергии в электрическую. Хотя то же самое происходит в электрических аккумуляторах, топливные элементы имеют два важных отличия: 1) они функционируют до тех пор, пока топливо и окислитель поступают из внешнего источника; 2) химический состав электролита в процессе работы не изменяется, т.е. топливный элемент не нуждается в перезарядке.
Топливный элемент состоит из двух электродов, разделенных электролитом, и систем подвода топлива на один электрод и окислителя на другой, а также системы для удаления продуктов реакции. В большинстве случаев для ускорения химической реакции используются катализаторы. Внешней электрической цепью топливный элемент соединен с нагрузкой, которая потребляет электроэнергию.
Существуют различные типы топливных элементов.
Элементы на водородном топливе. В этом типичном описанном выше элементе водород и кислород переходят в электролит через микропористые углеродные или металлические электроды.
Элементы на углеводородном и угольном топливах. Топливные элементы, которые могут превращать химическую энергию таких широко доступных и сравнительно недорогих топлив, как пропан, природный газ, метиловый спирт, керосин или бензин, непосредственно в электричество, являются предметом интенсивного исследования
Элементы, работающие на других видах топлива. В принципе реакции в топливных элементах не обязательно должны быть реакциями окисления обычных топлив. В перспективе могут быть найдены и другие химические реакции, которые позволят осуществить эффективное непосредственное получение электричества. 6. Источники электроснабжения на фотоэлементах и термоэлементах.
Фотоэлемент – это электронный прибор, в котором в результате поглощения энергии падающего на него оптического излучения генерируется фотоэдс или электрический ток (фототок). Действие фотоэлемента основывается на фотоэлектронной эмиссии или внутреннем фотоэффекте. Фотоэлемент, действие которого основано на фотоэлектронной эмиссии, представляет собой электровакуумный прибор с двумя электродами – фотокатодом и анодом (коллектором электронов), помещенными в вакуумную колбу. Световой поток, падающий на фотокатод, вызывает фотоэлектронную эмиссию с его поверхности; при замыкании цепи фотоэлемента в ней протекает фототок, пропорциональный световому потоку.
Фотоэлемент, действие которого основано на внутреннем фотоэффекте, – полупроводниковый прибор с гомогенным электронно-дырочным переходом (р–n-переходом), полупроводниковым гетеропереходом или контактом металл-полупроводник. Поглощение оптического излучения в таких фотоэлементах приводит к увеличению числа свободных носителей внутри полупроводника. Под действием электрического поля перехода (контакта) носители заряда пространственно разделяются (например, в фотоэлементах с р–n-переходом электроны накапливаются в n-oбласти, а дырки – в р-области), в результате между слоями возникает фотоэдс; при замыкании внешней цепи фотоэлемента через нагрузку начинает протекать электрический ток. Фотоэлементы обычно служат приёмниками излучения или приёмниками света (полупроводниковые фотоэлементы в этом случае нередко отождествляют с фотодиодами); полупроводниковые фотоэлементы используют также для прямого преобразования энергии солнечного излучения в электрическую энергию – в солнечных батареях, фотоэлектрических генераторах.
Термоэлемент - электрическая цепь (или часть цепи), составленная из разнородных проводников или полупроводников и позволяющая использовать в практических целях одно из термоэлектрических явлений.
Если места контактов термоэлементов поддерживать при различных температурах, то в цепи возникает термоэдс, а при замыкании цепи — электрический ток. Это явление (эффект Зеебека) используется преимущественно для измерения температур (то есть в термометрии) либо др. физических величин, измерение которых может быть сведено к измерению температур: давления газа, скорости потока жидкости или газа, влажности, потока лучистой энергии, силы переменного тока промышленной частоты, токов радиочастоты и др. Во всех этих случаях термоэлемент служит тепловым измерительным преобразователем. Обычно термоэлементы, предназначенные для измерительной техники, называются термопарами. Полупроводниковые термоэлементы, действующие на основе эффекта Зеебека, используются также для создания термоэлектрических генераторов, преобразующих тепловую энергию (сжигаемого топлива, радиоактивного распада или солнечной радиация) в электрическую. Если через термоэлемент пропускать ток от постороннего источника, то на одном из его контактов происходит поглощение, а на другом — выделение тепла. На этом явлении (эффекте Пельтье) основан принцип работы холодильников, кондиционеров и термостатов термоэлектрического типа, которые находят применение в быту, радиоэлектронике, медицине, электротехнике и др. областях. 7. Трансформаторы, назначение. Классификация и принцип действия трансформаторов. Применяемые ферромагнитные материалы.
Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, преобразующий электрическую энергию переменного тока с одними параметрами в электрическую энергию переменного тока с иными параметрами (напряжением, током, числом фаз, формой кривой напряжения).
Принцип действия трансформатора основан на электромагнитном взаимодействии двух или большего числа электрически несвязанных между собой контуров (обмоток). Одна из обмоток трансформатора, называемая первичной, подключается к источнику переменного тока. Обмотки, к которым подключается нагрузка, называются вторичными. Для улучшения магнитной связи между первичной и вторичной обмотками обмотки размещают на сердечнике (магнитопроводе), изготовленном из ферромагнитного материала.
В зависимости от числа фаз источника энергии трансформаторы разделяются на однофазные и многофазные (обычно трехфазные). В зависимости от схемы трансформаторы могут быть однообмоточными (автотрансформатор), двухобмоточными и многообмоточными. Также трансформаторы классифицируются: по наивысшему напряжению одной из обмоток – низковольтные, высоковольтные; по типу конструкции сердечника – броневые, стержневые, тороидальные; по способу охлаждения – с естественным воздушным, с принудительным воздушным, с жидкостным и парожидкостным; по величине мощности – малой мощности, средней и большой и т.п.
Основными элементами конструкции трансформаторов является сердечник (магнитопровод) и обмотки с изоляцией, составляющие вместе катушку. К элементам конструкции относятся также детали, служащие для крепления сердечника и установки трансформаторов в блоках аппаратуры. Сердечники трансформаторов изготавливаются из высоколегированных, горячекатаных и повышеннолегированных холоднокатаных сталей.
