Синхронизация и электропитание. Синхронная и асинхронная передача

Электропитающие установки

Общие положения

Электропитающие установки являются частью системы телекоммуникаций и играют важную роль в обеспечении надежной и бесперебойной работы системы [22].

Они обеспечивают оборудование электрической энергией постоянного и переменного тока необходимых номиналов и с требуемыми характеристиками.

Система электропитания содержит:

• устройства бесперебойного электропитания;
• токораспределительную сеть;
• сети заземления;
• устройства для обеспечения гарантированного электропитания переменным током (инверторы).

Рис. 6.7. Пример разводки акустических и многочастотных сигналов по аппаратурным модулям

Номиналы напряжения

Номинальное постоянное напряжение на российских коммутационных станциях обычно соответствует значению –60 В. В настоящее время в связи с массовой поставкой на сети зарубежного оборудования допускается использовать номинал со значением –48В.

Для номинала 60 В допустимые нормы отклонения от –54 В до –66 В (±10%).

Для номинала 48 В они составляют –48 В; — 40 В; — 56В.

Напряжение должно быть замерено на входе токораспределительного щита.

Строгие определения относят эти нормы к статическим, т. е. медленным отклонениям.

Динамические, или кратковременные отклонения относятся скорее к самому оборудованию потребителя, чем к установке электропитания.

Это оборудование должно сохранять работоспособность при многократных включениях и выключениях электропитания или при снижениях номинала (в техническом задании на аппаратуру следует оговаривать пределы электробезопасности для аппаратуры).

В современных коммутационных системах применяются источники бесперебойного питания, сохраняющие свои параметры при достаточно длительных перерывах в базовом электропитании от сети переменного тока (от 4 до 8 часов). Однако при катастрофическом выключении (внезапное выключение, не сопровождаемое заранее оговоренными процедурами и программами) все оборудование станции должно обеспечивать возврат к рабочему состоянию.

На крупных телекоммуникационных объектах должны вводиться два силовых кабеля от независимых источников переменного тока. Требования к параметрам вводимого напряжения и частоты переменного тока следующие:

• номинал 220 В, f=50 Гц;
• допустимые пределы 187 В —242 В, а по частоте 47,5 —52,5 Гц.

  При этом коэффициент нелинейных искажений допускается не более 10%;
• величина потребляемой электроэнергии на современных станциях приблизительно равна 1 Вт на одну абонентскую линию.

Например, для станции 10 000 номеров ток, потребляемый аппаратурой, может составить до 170 А в ЧНН. Для станций электромеханической системы потребление будет выше. Например, для АТСК-У это 450 А в ЧНН. Следует только обратить внимание, что на электромеханических станциях потребление тока зависит в большой степени от числа установленных соединений. При небольшой нагрузке потребление энергии резко падает. Станции, построенные только на микроэлементной базе, потребляют ток непрерывно.

С помощью номинального напряжения на станциях получают следующие номиналы:

±5В — для электропитания микросхем;

±12В, +24В — для электропитания реле.

Кроме этого, для электропитания служебных приборов, принимающих существенную часть обслуживания (например, дисплеев), необходимо обеспечивать гарантированное электропитание переменным током номиналом 220 В.

Это делается специальными преобразователями постоянного тока в переменный, которые называются инверторами.

Токораспределительная сеть

Токораспределительная сеть строится одним из нескольких способов:

• магистральному;
• радиальному;
• радиально-магистральному.

При магистральном способе токораспределительная сеть строится на основе одной магистрали, разводящей электропитание по всем устройствам станции (рис. 6.8). Часто эта магистраль выполняется в виде "кольца" для повышения надежности при разрывах цепи, которые могут быть результатом работ по техническому обслуживанию.

Рис. 6.8. Магистральная система разводки электропитания

При таком способе по магистрали проходят довольно значительные токи. На рис. 6.8 проходящие токи показаны линиями различной толщины. Если учитывать сопротивление токопроводящей шины, то в наиболее неблагоприятных условиях находятся устройства в конце магистрали. Напряжение в конце токопроводящих проводов имеет более низкое значение, чем в начале. Поскольку величина протекающего тока зависит от загрузки станции, обязательно возникают перепады напряжения на проводах, особенно обратных (сигнальное заземление, в отличие от защитного заземления; см. далее раздел "Электробезопасность").

При этом сказывается различная чувствительность элементов. Например, если для реле с номиналами электропитания 60В, 24В, 12В перепады величиной 0,5В не являются критическими, то для микросхем они сравнимы с величиной входного сигнала. При этом, учитывая физические основы полупроводниковой техники, перепады напряжения на обратном проводе имеют большие негативные последствия, чем на прямом направлении. В связи с этим во многих случаях рекомендуют отделять сигнальное заземление электронной базы от заземления других номиналов.

Радиальный способ токоразводки (рис. 6.9) позволяет уменьшить эти недостатки.

Рис. 6.9. Радиальная система разводки электропитания

Разделение цепей, подводящих ток по потребителям, снижает сопротивление проводов, разводящих токи. Иногда применяют смешанный способ — радиально-магистральную разводку (рис. 6.10). Он более прост в монтаже, для этого потребителей разделяют по группам. Например, до каждого ряда оборудования идет радиальная разводка, а внутри ряда — магистральная.

Рис. 6.10. Магистрально-радиальная система разводки электропитания

Наиболее распространен способ, когда разводится по станции только один номинал напряжения, а другие получаются с помощью Вторичных Источников Электропитания (ВИП), которые устанавливаются на каждой стойке потребителя тока. Такой способ показан на рис. 6.11: потребителям разводят электропитание постоянным током (на рисунке для примера указан наиболее частый случай —60В).

Рис. 6.11. Система разводки электропитания постоянным током

Этот способ требует несколько больших затрат, но гарантирует развязку цепей по электропитанию и установку индивидуальных стабилизаторов меньшей мощности на каждой стойке. При меньших мощностях проблема стабилизации решается гораздо проще.

Однако для большого упрощения преобразователей применяется метод магистральной разводки переменным током (рис. 6.12).

Рис. 6.12. Система разводки электропитания переменным током

Такой метод заключается в том, что в центральном электропитающем устройстве (на рисунке — крайнее слева) производится преобразование переменного тока напряжением 380В (220В) частотой 50 Гц к постоянному току, после чего он преобразуется к переменному, но большой частоты (например, 20 кГц) и меньшего напряжения. Далее на стойках потребителя он снова преобразуется в постоянный. Увеличение частоты позволяет уменьшить габариты трансформаторов, которые являются основными габаритными элементами. Уменьшение напряжения позволяет применять малогабаритную элементную базу.

Вариантом такого способа является разводка с помощью широкополосных импульсов. Этот способ заключается в передаче от центрального устройства электропитания "широких" импульсов, перекрывающихся по времени. Наложенные друг на друга, они образуют, таким образом, имитацию источника постоянного тока.