Тема 17/1: Средства электропитания аппаратуры ТСО

СРЕДСТВА
ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
АППАРАТУРЫ ТСО
Тема 17/1
УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ



Электропитание аппаратуры
периметра, охраняемых зданий и
ССОИ
Устройство и принцип работы по
функциональной схеме источника
бесперебойного электропитания типа
"СКАТ" (БИРП).
Заземление аппаратуры ТСО
Учебный вопрос №1
 Электропитание
аппаратуры
периметра, охраняемых зданий и
ССОИ
Основные определения.



Система электропитания ТСО -совокупность
технических устройств и способов их использования для
обеспечения ТСО электрической энергией требующего
количества и качества.
Требуемое количество электрической энергии соответствие мощности электропитающей установки
мощности, потребляемой ТСО, при соответствующих
значениях величин напряжения и частоты.
Качество электрической энергии - для постоянного
тока степень стабильности и величина пульсаций
напряжения, для переменного тока - степень
стабильности напряжения и частоты, а также форма
кривой переменного напряжения.
Основные определения.



Технические устройства, используемые в
системе электропитания, составляют ее
элементы.
К основным элементам относят источники
электропитания.
К дополнительным элементам относят
технические устройства, предназначенные для
обеспечения требуемого качества
электроэнергии, а также устройства,
обеспечивающие распределение электрической
энергии, управление системой питания, защиту
ее и обслуживающего персонала. Это
регуляторы и стабилизаторы напряжения и тока,
различные распределительные устройства,
аппаратура контроля и защиты.
Основные определения.



Все источники электропитания подразделяются
на первичные и вторичные.
К первичным относятся собственно источники
электроэнергии: химические источники тока,
бензо и дизель-электрические агрегаты
постоянного и переменного тока.
К вторичным - все преобразующие устройства
(выпрямители, инверторы, трансформаторы и
др.).
Назначение источника вторичного электропитания
(ИВЭП) состоит в передаче электрической энергии от
источника электроэнергии к потребителю (ТСО) с
минимальными потерями и необходимым
преобразованием количественных и качественных
характеристик в условиях возмущающих воздействий.
Функции выполняемые источниками вторичного
электропитания состоят в следующем:
 однократном или многократном преобразовании рода
тока (переменный в постоянный или наоборот);
 изменении напряжения (трансформации);
 стабилизации и регулировании напряжения или тока;
 подавлении пульсаций и шумов выходного напряжения
или тока (фильтрации).
Источники вторичного электропитания содержат также
устройства защиты (блокировки) и диагностики
(сигнализации), что повышает их надежность и позволяет
обнаруживать и устранять неисправности, возникающие
в процессе эксплуатации.
По выполняемым функциям источники
вторичного электропитания
подразделяются на:
 выпрямители;
 стабилизаторы;
 регуляторы;
 инверторы;
 конверторы;
 преобразователи частоты.
Классификация систем
электропитания.
Классификация систем электропитания по назначению
Системы электропитания
Системы электропитания
станционной аппаратуры
Системы электропитания
датчиков обнаружения
Системы электропитания
приборов обнаружения
Системы электропитания
других устройств комплексов ТСО
Классификация по роду тока первичных
источников электропитания.
Системы электропитания
Постоянного
тока
С универсальным
комбинированным питанием
Переменного тока
промышленной частоты (50Гц)
Классификация по способу
распределения электрической энергии
Системы электропитания
Централизованные
Индивидуальные
Групповые
Классификация по способу
резервирования электропитания.
Системы электропитания
с централизованным
резервированием
с индивидуальным
резервированием
с групповым
резервированием
Требования, предъявляемые к
системам электропитания ТСО







Обеспечение необходимого количества и качества
вырабатываемой электрической энергии.
Обеспечение надежности и бесперебойности работы
системы электропитания. Время перерывов питания не
должно превышать допустимого для данного конкретного
технического средства обнаружения с целью исключения
сигналов ложной тревоги.
Обеспечение необходимой длительности питания.
Отсутствие сильных радиопомех в окружающей среде.
Возможно большая стандартизация, нормализация и
унификация элементов, узлов и деталей.
Выносливость к перегрузкам (для переносных ТСО) и
способность работы в требуемом диапазоне температур,
влажности и давления воздуха.
Высокая экономичность, возможно меньше размеры,
масса и стоимость электропитающей установки.


«источник резервного питания» — система
или отдельный ее узел постоянно питаются от
основного источника питания, а подключение
резервного источника происходит (автоматически
или вручную) лишь при пропадании напряжения
в основной питающей цепи;
«источник бесперебойного питания» —
источник питания одновременно выполняет
функции и основного и резервного, при этом при
пропадании напряжения в основной цепи
источник автоматически переходит на резервное
питание (как правило, от аккумуляторов).
способы резервирования питания



Резервирование всего объекта. Как правило, это системы
достаточно большой мощности (от 0,5 до 100 кВт),
обеспечивающие подачу в сеть напряжения 220В частотой
50Гц, которым и питаются все вторичные источники. В
основном для этой цели применяются бензиновые или
дизельные электростанции.
Автономные источники бесперебойного или резервного
питания, обеспечивающие подачу электроэнергии на одно
или несколько устройств или систем. Эти источники, как
правило имеют мощность до 500Вт и обеспечивают
выходные напряжения, характерные для питания приборов
охранно-пожарной сигнализации и связи, а именно 12, 24 и
60В постоянного тока.
Встроенные в прибор или узел системы резервного питания.
В простейшем случае это гальванический элемент или
аккумулятор, который нужно периодически подзаряжать с
помощью внешнего устройства, в более сложном —
аккумулятор со встроенным в изделие зарядным
устройством.
Классификация источников
бесперебойного питания
ИБП
Off-line или
Standby
Гибридные
Line-interactive
On-line
c двойным
преобразованием
Off-line или Standby
Принцип работы таких источников - нагрузка (т. е.
потребитель) через некий сетевой фильтр напрямую связан
с городской электросетью. При отключении входного
напряжения, ИБП Off-line переходит на питание нагрузки
инвертором от встроенных аккумуляторов.
Недостатки
 отсутствие
хорошей фильтрации и стабилизации
выходного напряжения, выходное напряжение при
работе от сети всегда равно входному;
 даже при незначительных падениях и бросках
напряжения ИБП переходит в режим работы от
встроенных аккумуляторов;
 время перехода на аккумуляторы и обратно
(период непредсказуемых последствий) 5-20мсек;
 в некоторых ситуациях время переключения
может утраиваться;
 большинство моделей при работе от
аккумуляторов не воспроизводят на выходе
напряжение синусоидальной формы;
Гибридные Line-interactive
Принцип действия в основном аналогичен Off-line, но с целью
подавления некоторых видов помех и улучшения работы потребителей
при длительном падении или повышении напряжения в этих
источниках используются различные дополнительные устройства
(«бустеры», «кондиционеры линий» и др.).
Недостатки ГИБРИДНЫХ ИБП те же, что и у Off-line, кроме этого, их
регулирующие напряжение узлы могут порождать устойчивые
искажения выходного сигнала и непредсказуемые переходные
процессы
On-line c двойным преобразованием
ИБП преобразует 100% поступающего к нему на вход переменного тока в
постоянный (т. н. выпрямление), а затем выполняет обратное преобразование.
ИБП класса On-line обеспечивают прецизионную стабилизацию величины и
формы выходного напряжения и полную фильтрацию любых помех,
возникающих в электросети. Кроме этого, как правило, они корректируют Км
(коэффициент мощности) нагрузки, снижая, таким образом, ток потребления от
сети, благодаря чему не нужно устанавливать более мощные защитные
автоматы и применять провода увеличенного сечения, чем в случае
применения ИБП других классов. При их переходе на аккумуляторные батареи
полностью отсутствуют переходные процессы у выходного напряжения.
Учебный вопрос №2

Устройство и принцип работы по
функциональной схеме источника
бесперебойного электропитания типа
"СКАТ"
ИСТОЧНИКИ ВТОРИЧНОГО
ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ СЕРИИ «СКАТ»

ИВЭПР «СКАТ» представляют собой
трансформаторный преобразователь
сетевого напряжения 220 В в
необходимые выходные напряжения с
последующим выпрямлением и
стабилизацией. При этом часть мощности
выходного стабилизатора потребляется
устройством заряда аккумуляторной
батареи.
Обобщенная блок-схема источников бесперебойного
питания серии «СКАТ»
Алгоритм работы источников
•
•
•
•
•
при наличии напряжения в основной питающей сети источник
обеспечивает наличие на выходах заданных напряжений при
номинальных токах нагрузки и колебаниях питающей сети в пределах
187 - 242 В.
Одновременно осуществляется заряд аккумуляторной батареи до
заданного напряжения (как правило, 14,2 В на каждый аккумулятор) в
контролируемом режиме (с ограничением максимального зарядного
тока при сильно разряженной аккумуляторной батарее).
При пропадании напряжения в сети источник автоматически (как
правило, с помощью диодной развязки) переводит нагрузку на
питание от аккумуляторов. При этом начинает работать контроль
степени разряда аккумуляторов. При разряде аккумуляторов
приблизительно на 80 % (что соответствует напряжению  9.5 В на
каждом 12-вольтовом аккумуляторе), для того, чтобы аккумуляторы
не вышли из строя, происходит автоматическое отключение нагрузки.
При подаче сетевого напряжения будет восстановлено питание
подключенной аппаратуры и начнется заряд аккумуляторов.
Зарядный ток подобран таким образом, чтобы время заряда АКБ не
превышало 24 часов для всех модификаций источников.
Основные технические характеристики источников бесперебойного
питания «СКАТ»
МОДИФИКАЦИЯ
1200
1200А
1200Б
1200М
1200КР
Выходное
напряжение, В
12
12
12
12
12
Номинальный ток
нагрузки, А
3.0
0.5
1.0
1.7
1.7
Максимальный ток
выхода с учетом
тока заряда АКБ, А
3.5
0.7
1.3
2.0
2.0
Ток в импульсе до
5,,сек, А
*
2
5
*
*
30
30
30
30
30
320х320х
110
130х135х
70
200х175х
75
215х215х
100
320х320х
110
5.8
1.2
2.3
3.5
5.0
7-12
1.2
4-7
4-7
7-12
Пульсации, не
более, мВ
Габаритные
размеры, мм
Вес, не более, кг
Емкость АКБ, Ач (1
шт.)
Учебный вопрос №3
 Заземление
аппаратуры ТСО
Заземляющее устройство (ЗУ) представляет собой
конструкцию, состоящую из заземлителей, проводников
и магистралей заземления. В качестве проводников и
магистралей заземления рекомендуется использовать:
 сталь полосовую 40 х 4 мм или 40 х б мм;
 сталь арматурную стержневую диаметром от 10 до 16
мм,
 проволоку стальную оцинкованную диаметром не менее
б мм,
 изолированный проводник для заземления станционной
(пультовой) аппаратуры сечением не менее 1,5 мм2 для
меди и не менее 2,5 мм2 — для алюминия
Для электродов заземления рекомендуется использовать
 сталь угловую 50х5х5 мм или 63 х 63 х б мм,
 стержни из круглой стали диаметром от 10 до 16 мм,
 сталь полосовую 40 х 4 мм или 40 х 6 мм
конструктивные схемы различных видов ЗУ
ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ
ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ
0,3 м
Заземляющий
проводник
0,3 м
0,7 – 0,8 м
0,7 – 0,8 м
Заземляющий
проводник
Электрод
заземления
2,5 – 5 м
Электрод
заземления
5,0 м
ЛИНЕЙНЫЙ КОМБИНИРОВАННЫЙ ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ
0,3 м
горизонтальный электрод
5–10 м
2,5 – 5 м
вертикальные электроды
0,7 – 0,8 м
МНОГОЛУЧЕВОЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ
ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ
 = 360/n, где n – кол.

ЗАЗЕМЛЯЮЩИЙ
ПРОВОДНИК
Электроды
КОМБИНИРОВАННЫЙ ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ
Горизонтальные
электроды
0,7–0,8 м
h ≥ 0,3 м
Магистраль
заземления
Вертикальные
электроды
МНОГОРЯДНЫЙ КОМБИНИРОВАННЫЙ ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ
Горизонтальный
электрод
l ≥ 0,3 м
h ≥ 0,3 м
0,7–0,8 м
Магистраль
заземления
L ≥ 0,3 м
Вертикальные
электроды
МНОГОРЯДНЫЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ
ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ
L  15 м
l  0,5L
Магистраль
заземления
Электроды заземления



Форма исполнения ЗУ выбирается в
зависимости от требуемой величины
сопротивления изоляции, условий размещения
на объекте и с учетом наименьшего расхода
материалов и объема земляных работ.
Присоединение проводников и магистралей к
многолучевым заземлителям рекомендуется
производить в центре заземлителя, к линейным
многорядным в середине их горизонтальной
части, к контурным — в двух точках на
противоположных сторонах периметра
заземлителя.
Глубина прокладки горизонтальных электродов
определяется зоной промерзания грунта и
должна быть не менее 0,7 м.


Для уменьшения взаимного влияния устройств
рекомендуется располагать ЗУ не ближе 40 м
друг от друга, а также от фундаментов опор
высоковольтных ЛЭП (более 10 кВ) Для
соседних линейных заземлителей,
расположенных на одной линии, это расстояние
может быть сокращено до 15—20 м.
Корпуса приборных (участковых) шкафов,
соединяются с ЗУ неизолированным
заземляющим проводником. Корпуса
размещенных в них приборов (электронного
блока сигнализатора, блоков питания и
грозозащиты) обязательно соединяются с
корпусом шкафа шинами заземления.