. Studiul Comparativ al Statiilor de Electroalimentare de Medie Putere, Fixe Si Mobile

INTRODUCERE

Dintre toate formele de existență a energiei, energia electrică s-a dovedit a fi cea mai eficientă și economică pentru alimentarea diferiților consumatori. Acest lucru s-a remarcat având în vedere costurile minime și avantajele sporite, în raport cu alte forme de energie, privind generarea, transportul, transformarea.

De aceea un capitol important în funcționarea tehnicii electronice îl ocupă alimentarea cu energie electrică. Majoritatea consumatorilor se alimentează din diferite puncte ale rețelei electrice naționale. Tendințele actuale ale societății contemporane de a se afla într-o deplină mișcare și transformare impune alimentarea consumatorilor de la surse de electroalimentare mobile care să ofere posibilitatea accesării tehnicii din orice punct geografic la momentul dorit.

Pentru aceasta, în cele ce urmează, am studiat și comparat stațiile de electroalimentare fixe și mobile utilizate în domeniul militar.

În primele două capitole am prezentat din punct de vedere constructiv și funcțional aceste stații, cu exemplificări în domeniul militar:

sistemul de alimentare al centrelor de comunicații din componenta staționară a S.T.A.R;

sistemul de alimentare mobil utilizat pentru alimentarea stațiilor radio, radio-releu din componenta mobilă a S.T.A.R.

În capitolul al treilea am realizat o comparație între stațiile de electroalimentare fixe și cele mobile pe următoarele domenii: destinație, principiul constructiv, logica de funcționare, utilizarea în cadrul acțiunilor militare.

În capitolul al patrulea am prezentat un exemplu de calcul ce trebuie avut în vedere când se proiectează un transformator necesar într-o stație de electroalimentare.

În capitolul al cincilea am realizat practic un redresor monofazat ce utilizează un transformator de 1KVA.

Acest redresor poate avea utilizări în ceea ce privește alimentarea stațiilor radio, încărcarea bateriilor de acumulatoare.

În încheierea lucrării am expus concluziile la care am ajuns în urma studiului efectuat pe marginea lucrării.

CAPITOLUL 1

STAȚII DE ELECTROALIMENTARE FIXE UTILIZATE ÎN SISTEMUL DE COMUNICAȚII TACTICE

1.1. PREZENTARE GENERALĂ

Stația de electroalimentare fixă are rolul de a asigura în permanență alimentarea cu energia necesară a echipamentelor de transmisiuni și a celor auxiliare ( iluminat, încărcarea bateriilor de acumulatoare, presurizor, ventilatoare, pompa de alimentare cu combustibil …), preluând energia din sistemul energetic național sau, la căderea acestuia ori la ieșirea din limitele tolerate, furnizând energia necesară cu ajutorul grupurilor electrogene și a bateriilor de acumulatoare, astfel încât trecerea de pe o sursă de alimentare pe alta să nu influențeze funcționarea corectă a echipamentelor.

Compunere:

Stația de electroalimentare fixă este un sistem dinamic de continuitate a energiei compus, în mare, din două subsisteme:

Partea de curent alternativ (POWER PLANT), numită in continuare stație de forță;

Partea de curent continuu(DC POWER SUPPLY).

Schema – bloc a stației de electroalimentere fixă:

Schema bloc a stației de electroalimentare, prezentată în anexa 1 cuprinde următoarele elemente:

– Punct de transformare;

– Întrerupător general;

– Panou de comandă și control (P.C.C.);

– Grupuri electrogene (GE);

– Redresor/Invertorul(R/I);

– Setul de baterii de acumulatoare(B.A);

– Sistemul de alimentare cu combustibil;

– Accesorii.

Fiecare din aceste componente va fi prezentată în continuare pentru cunoașterea principalelor caracteristici tehnice și a modului de funcționare prin exemplificare la sistemul de electroalimentare al centrelor de comunicații.

1.2. SISTEMUL DE ELECTROALIMENTARE AL CENTRELOR DE COMUNICAȚII DIN REȚEAUA S.T.A.R.

1.2.1. Logica de funcționare

În condiții normale de funcționare centrul de transmisiuni este alimentat de la rețeaua energetică trifazată națională. Parametrii rețelei sunt monitorizați permanent pentru a asigura funcționarea normală a centrului. În momentul când parametrii rețelei ies din limitele admise sau rețeaua cade pentru o perioadă de timp mai mare decât o valoare prestabilită, se comandă pornirea grupului electrogen setat.

Din momentul căderii rețelei și până când grupul electrogen se încălzește, intră în regim și este cuplat în sarcină, centrul este alimentat din setul de baterii. Odată cu pornirea primului grup electrogen, pentru funcționarea acestuia pornește și un ventilator.

Dacă între timp parametrii rețelei au revenit în limitele normale, automat, se comută alimentarea centrului pe rețea. Grupurile electrogene sunt oprite automat după o perioadă prestabilită de răcire. Dacă efectul persistă alimentarea centrului se realizează în continuare prin intermediul grupurilor, acestea alternând în funcționare (perioada este reglabilă până la 6 h), pentru o uzură egală a celor două complete. Perioada de alternanță este setabilă și este contorizată de un ceas (timer) montat în P.C.C.

Presupunând că primul grup electrogen nu pornește după timpul stabilit, logica de comandă hotărăște pornirea celui de-al doilea grup. În cazul când nici cel de-al doilea grup nu reușește să fie pornit alimentarea centrului se realizează prin setul de baterii de acumulatoare. Toate aceste setări și alarme corespunzătoare sunt prezentate pe panoul frontal al P.C.C.- ului (prin leduri de culori diferite), precum și pe monitorul managementului local.

În cazul în care temperatura în incinta stației de forță crește (în special pe timpul verii), un termostat comandă pornirea celui de-al doilea ventilator pentru a menține în interiorul incintei o temperatură relativ constantă.

1.2.2. Caracteristici tehnice și descriere generală

1.2.2.1. Punctul de transformare

În general punctul de transformare aparține sistemului energetic național, interesul nostru asupra acestuia reducându-se la posibilitatea de a interconecta (alimenta) stația de forță cu sistemul energetic național și de a putea prelua din acesta o energie maxima de 20KVA/380Vca sau 10KVA/380Vca, în funcție de tipul centrului de transmisiuni instalat în amplasamentul în discuție și de consumul echipamentelor din centru.

1.2.2.2. Grupurile electrogene (GE)

În număr de două, grupurile electrogene dintr-un centru de transmisiuni sunt identice și au ca rol asigurarea alimentării cu energie electrică alternativă a centrului de transmisiuni în absența energiei furnizate de sistemul energetic național sau în cazul când acesta a ieșit în afara limitelor admise o perioadă mai mare de timp.

Părțile componente ale celor două grupuri electrogene sunt reduse la minim, fiecare grup electrogen având propria parte de automatică și control necesare funcționării corecte a acestora.

Fiecare grup electrogen este prevăzut cu o baterie de pornire de 24Vcc deservită de către un încărcător de 10A. În cazul defectări unuia din încărcătoare, celălalt preia și încărcarea bateriei a cărui încărcător s-a defectat. Pentru pornirea ușoară pe timp de iarnă baia de ulei este preîncălzită electric. Pentru realizarea conexiunilor electrice rapid și în siguranță, fiecare grup electrogen are o cutie de joncțiune/distribuție. Evacuarea gazelor din camera grupurilor se realizează prin intermediul unor țevi de eșapament prevăzute cu amortizoare de zgomot. Pentru răcirea eficientă a grupurilor este necesară o tubulatură specială care să favorizeze acest lucru.

Alimentarea cu combustibil a grupurilor electrogene se face prin racorduri elastice (furtuni de cauciuc introduse într-o tresă metalică pusă la masă pentru evitarea încărcării electrostatice accidentale și apariția scânteilor). Aerul proaspăt necesar realizării amestecului carburant se asigură prin pornirea automată a unui ventilator (odată cu pornirea unuia din grupurile electrogene), care trage aer din exteriorul incintei stației de forță prin filtre ce au rolul de a opri impuritățile din aer.

În incinta stației de forță grupurile electrogene au fundație separată de restul construcției pentru a evita problemele legate de vibrații.

a) Caracteristici generale

TABELUL 1.1.

b) Caracteristici electrice și mecanico-climatice

Principalele caracteristici prezentate în Tabelul 1.2 sunt definite în următoarele condiții ambientale:

– Temperatura 400 C

– Umiditate relativă 60 %

– Înălțimea 1000m

TABELUL 1.2.

Dimensiuni de gabarit:

L = 160 cm;

I = 80 cm;

H = 130 cm.

c) Caracteristici climatice

– gama temperaturilor de lucru – 10…450C;

– umiditate relativă – până la 80 %;

1.2.2.3. Panoul de comandă și control

Panoul de comandă și control ( P.C.C. ) are rolul de a primi și controla în permanență energia furnizată de sistemul energetic național și, în cazul dispariției sau a ieșirii acesteia din limitele admise, să comande pornirea grupurilor electrogene și să le controleze pentru obținerea unei tensiuni de alimentare corecte în gama 380Vca +/- 15%.

Principalele părți componente ale unui P.C.C. sunt:

panoul de interconectare;

panoul instrumentelor de măsură și control și al comutatoarelor de comandă;

logica de comandă;

întrerupătorii automați magnetotermici de 100A;

tabloul siguranțelor de serviciu;

încărcătoarele bateriilor grupurilor electrogene.

a) Panoul de interconectare

Cablarea P.C.C. –ului se face prin intermediul unor reglete de interconectare poziționate în interiorul rackului, în partea superioară, accesul cablurilor în / din rack făcându-se printr-o fereastră poziționată în partea superioară a rackului (wiring input).

b) Panoul instrumentelor și comutatoarelor

De la acest panou se permite controlul și comanda automată sau manuală a funcționării întregii stații de forță. Regimul normal de funcționare al stației de forță este cel automat, în regim manual lucrându-se doar în cazul efectuării reviziilor, controalelor sau a reparațiilor, respectându-se toate condițiile de siguranță a funcționării și pe cele de protecția muncii.

c) Logica de comandă

Logica de comandă este partea din P.C.C. care realizează controlul și comanda întregii stații de forță, asigurând funcționalitatea și continuitatea alimentării cu energie a centrului de transmisiuni.

Logica de comandă este împărțită în trei părți corespunzătoare celor trei surse de alimentare în curent alternativ (rețea, GE1, GE2 ). Pentru cele două grupuri electrogene logica de comandă este identică, succesiunea plăcilor fiind prezentată mai jos, inclusiv pentru logica de rețea.

Succesiunea plăcilor pentru partea de grup

Succesiunea plăcilor pentru partea de rețea

Figura 1.1.

Realizarea modulară a logicii de comandă permite depanarea ușoară a P.C.C.- ului în caz de defectare, cu respectarea strictă a pozițiilor plăcilor în rack.

RDV 24/E

Această placă realizează controlul tensiunii generate de grupul electrogen, dând un semnal de alarmă la ieșirea acesteia din limitele admise (380Vca +/- 15%). Este realizată din două comparatoare de tensiune comandate de două tensiuni continue proporționale cu limitele superioară, respectiv inferioară, ale tensiunii alternative ce trebuie controlată.

RTE 5/C

Placa supervizează turația grupului electrogen prin intermediul unui pick-up magnetic, poziționat pe coroana volantului grupului electrogen, care furnizează un semnal proporțional cu turația grupului, generând un semnal de alarmă pentru semnalizarea supraturației.

RRE 24M

Este un circuit de întârziere cu două temere presetabile în gama 0,1s…300h. Cele două timere au funcții separate cu privire la procedura și timpii de pornire a motorului grupului electrogen.

STD – 1B

Circuit de control al tensiunii de rețea; circuitul verifică dacă parametrii rețelei rcuitul verifică dacă parametrii rețelei sunt corecți, pe baza următoarelor criterii:

– secvența corectă a fazelor R, S, T;

– dezechilibru între faze mai mic de 8%;

– tensiunea rețelei să fie in limitele admise.

Starea de bună funcționare este afișată pe panoul frontal printr-un led de culoare verde. În cazul apariției unui defect ledul se stinge.

LRA, LRB, LRC

Plăcile au funcții de comandă, alarmare și avertizare asupra rețelei și grupurilor electrogene. Semnalizările ledurilor de pe panoul frontal au culori diferite corespunzătoare tipului de semnalizare astfel:

Led verde – normal;

Led galben – semnalizare de alarmă necritică;

Led roșu – semnalizare de alarmă critică.

d) Încărcătorul de baterii

Încărcătorul de baterii (câte unul pentru fiecare grup electrogen), CBCR 24/10A, este poziționat în partea inferioară a rackului și are principalele caracteristici prezentate în tabelul 1.3. Este în principiu un redresor stabilizat în tensiune cu limitare de curent.

TABELUL 1.3.

1.2.2.4. Redresor / Invertor

a) Generalități

Redresor / Invertorul face parte din DC POWER SUPLLY (parte de curent continuu) și este capabil să alimenteze aparatura de transmisiuni in condiții de operare severe, precum și setul de baterii atâta timp cât la intrarea sa există tensiune alternativă. De regulă, acesta este amplasat în camera echipamentelor.

Caracteristici particulare

grad de izolare foarte mare;

protecție la descărcări electrice prin transformator de izolare;

posibilitatea folosirii atât a bateriilor clasice, cât și a bateriilor încapsulate;

dimensionat pentru operare continuă în gama temperaturilor de lucru –10…+500C.

Compunere generală

circuitul colector echipat cu : placă terminală, protecții pe intrările de c.a. și pe ieșirile de c.c. și dispozitive de control;

1…3 unități redresoare 48V /70A operând în paralel pentru o fiabilitate mai bună.

Caracteristici electrice si performanțe

– tensiunea de intrare 380Vca +/-15%;

– tensiunea de ieșire

– baterie descărcată 52,8Vcc +/-1%;

– baterie descărcată complet 57,6Vcc +/-1%;

– curentul nominal de ieșire 70A / 250C;

– riplu maxim fără baterie 50mV.

b) Circuitul colector

Circuitul colector realizează următoarele funcții:

– secțiunea de curent alternativ:

– conectarea c.a ;

– protecția c.a. printr-un ruptor automat;

– protecția împotriva fulgerelor prin intermediul unui transformator de izolare ecranat și împământat;

– secțiunea de curent continuu:

– protejarea circuitului de baterie prin intermediul siguranțelor;

– protejarea ieșirii printr-un ruptor automat;

– controlul tensiunii de baterie prin intermediul RDV 48 / NDRR cu două praguri setabile de tensiune pentru baterie descărcată și baterie complet descărcată;

– dispozitiv de decuplare a încărcării atunci când bateria este încărcată;

– semnalizare locală și la distanță a celor mai importante condiții de operare.

c) Redresorul RCP 48 / 70

DC POWER SUPPLY STATION folosește până la trei redresoare în paralel, decuplate prin diode. Distribuția sarcinii pe cele trei unități se face în mod natural. Redresorul este protejat împotriva supratensiunii și scurtcircuitului, ieșirii tensiunii de alimentare în afara limitelor admise cu decuplarea automată în cazul maximului.

Redresorul este, de asemenea, supervizat complet printr-o circuistică care monitorizează permanent condițiile de operare. În condiții normale ledul verde trebuie să fie aprins.

d) Invertorul

Acesta are rolul de a transforma energia de c.c. furnizată de redresorul stabilizat, în energie de c.a. 220V, necesară funcționării unor echipamente și subsisteme auxiliare.

Timpul de comutație este mai mic de 20ms, ceea ce asigură o bună funcționare a tuturor echipamentelor conectate. Energia maximă furnizată este de 900VA.

1.2.2.5. Set baterii acumulatoare

a) Destinație și caracterizare generală

Rolul setului de baterii de acumulatoare este acela de a furniza energia necesară alimentării tuturor echipamentelor de transmisiuni și a celor auxiliare din centrul de transmisiuni în absența rețelei, până când unul din grupurile electrogene intră în regim și este cuplat în sarcină sau rețeaua revine în limitele admise.

Setul de baterii de acumulatoare poate fi realizat cu baterii clasice cu acid sau cu baterii etanșe tip “free mentenance” (fără întreținere). În cazul nostru bateriile utilizate sunt baterii etanșe, monolitice marca FIAMM. Dintre caracteristicile principale putem menționa:

– bateriile nu necesită întreținere speciala;

– compatibilitate din punct de vedere al încărcării cu bateriile clasice;

– energie specifică mare la un volum mic, grație rezistenței interne mici;

– posibilitatea amplasării în spațiile de lucru datorită emanațiilor reduse de gaze;

– economicitate datorită reducerii prețurilor de instalare și întreținere;

– durata de exploatare mare în condiții de operare normale;

– fiabilitate ridicată.

b) Caracteristici constructive

Principalele tipuri de baterii care se folosesc în centrele de transmisiuni din R.T.P. sunt prezentate în tabelul 1.4.

TABELUL 1.4.

c) Încărcarea bateriilor

Față de bateriile obișnuite care necesită două nivele de tensiune pentru reîncărcare, bateriile etanșe au nevoie doar de o tensiune, în jurul valorii de 54Vcc / 250C.

Pentru o bună operare, această valoare se corectează și în funcție de variațiile de temperatură ale mediului ambiant. Dispozitivul STB-3 realizează un reglaj corect al tensiunii de încărcare a bateriilor în funcție de temperatura mediului ambiant.

STB-3 este un senzor de temperatură cu termistor care se montează cât mai aproape de locul de amplasare a bateriilor și prin intermediul căruia se transmite la panoul de comandă și control o informație ce determină modificarea tensiunii de încărcare.

1.2.2.6. Sistemul de alimentare cu combustibil

Sistemul de alimentare cu combustibil are ca destinație alimentarea cu motorină a grupurilor electrogene. Se compune în principal din:

– rezervorul zilnic cu o capacitate de circa 300l;

– pompa electrică de încărcare automată a rezervorului zilnic din rezervorul extern (acolo unde există);

– pompa manuală de încărcare cu combustibil;

– cisternă (rezervor) exterioară;

– conducte de transport al combustibilului;

– cabluri : de alimentare și semnalizare.

1.2.2.7. Accesorii

Cu toate că nu au o importanță mică, am numit accesorii următoarele subsisteme din POWER PLANT:

– sistemul de ventilație;

– sistemul de iluminare;

– sistemul de împământare care trebuie să îndeplinească cerințele tehnice și de siguranță impuse de standarde.

Sistemul de ventilație

Sistemul de ventilație este format din două ventilatoare alimentate la 220Vca (sau 380Vca), două guri de admisie a aerului și un termostat cu următoarele funcții:

-asigură volumul de aer necesar funcționării grupurilor electrogene; -asigură menținerea unei temperaturi constante în interiorul camerei grupurilor;

-asigură purificarea aerului care intră în camera grupurilor electrogene.

Se recomandă introducerea în camera echipamentelor de comutație a unei instalații de aer condiționat, necesitate impusă de existența calculatoarelor de management.

1.2.3. Interconectarea stației de forța cu camera echipamentelor

Interconectarea stației de forță cu camera echipamentelor se face prin intermediul a două cabluri: de forță pentru transportul energiei electrice și al doilea pentru semnalizările și alarmele importante care sunt monitorizate de calculatorul managementului local. Alarmele și semnalele care se transmit la calculatorul managementului local sunt prezentate în tabelul 1.5.

TABELUL 1.5.

CAPITOLUL AL 2 – LEA

2.1. STAȚII DE ELECTROALIMENTARE MOBILE UTILIZATE ÎN SISTEMUL DE COMUNICAȚII TACTICE

Aplicațiile și operațiunile de luptă de cele mai multe ori, nu se desfășoară în apropierea rețelelor de energie electrică, sau dacă acestea există, pot fi deteriorate. De aceea pentru alimentarea tehnicii de transmisiuni sau pentru încărcarea acumulatoarelor, este nevoie de surse de energie electrică independente.

Dintre cele mai folosite până acum sunt:

● Stația de electroalimentare tip AES -1K numită și grup electrogen tip AES -1K;

● Grupul electrogen de c.c. de 1KW, G.E.S.-1-0/30;

● Grupul electrogen de c.a. de 2KW, tip AB-2-0/230;

● Grupul electrogen de c.a. trifazat 4KW, tip AB-4T/230.

2.1.1. STAȚIA DE ELECTROALIMENTARE TIP AES – 1K

Stația de electroalimentare tip AES-1K, numită și grup electrogen, este un agregat format dintr-un motor cu explozie în patru timpi care funcționează pe bază de benzină și care printr-un cuplaj elastic pune în funcțiune un generator de curent continuu.

Funcție de putere se cunosc două variante constructive:

Stația tip L 3/2 cu o putere de 1,5KW;

Stația tip L 6/3 cu o putere de 3KW.

1.Caracteristici tehnico-tactice

Destinație

Cele două variante ale stației de electroalimentare se folosesc pentru:

– încărcarea acumulatoarelor în teren;

descărcarea acumulatoarelor în vederea verificării capacitații bateriilor pe timpul efectuării ciclului control;

iluminatul cu energie electrică a unor elemente ale centrului de transmisiuni pe timpul aplicațiilor.

Caracteristici tehnice ale motorului

– tipul motorului RM – 16;

– puterea nominală 6 CP la cel de 3KW

3 CP la cel de 1,5KW;

– număr cilindrii 2 la 3KW

1 la 1,5KW;

– turația 2200 +/- 30rotații/ minut;

– consumul de ulei 18g la 1CP/h;

– alimentarea cu benzină;

– răcirea cu apă;

– greutate 100Kg.

Caracteristici tehnice ale generatorului

– tipul SPN –28,5;

– puterea nominală 3KW pentru stația L 6/3

1,5KW pentru stația L 3/2;

– felul curentului continuu;

– tensiunea nominală 120V;

– excitația mixtă (compund);

– intensitatea curentului 25A la 3KW

12,5A la 1,5KW.

2.Descrierea stației

Stația de electroalimentare de 3KW și 1,5KW, are următoarele componente:

un grup electrogen format din motor, generator și cablu de alimentare;

o instalație de încărcare – descărcare (cutie tip ZRU);

o ladă de accesorii de lucru și piese de schimb.

Grupul electrogen este compus din:

– motor cu ardere internă cu piston;

– generator electric de curent continuu;

– o excitatoare;

– un tablou de comandă.

Motorul cu ardere internă cu piston este o mașină de forță care transformă energia calorică produsă prin arderea unui combustibil lichid într-un spațiu închis, în energie mecanică.

Principiul de funcționare:

Motorul cu ardere internă are un cilindru la stația de 1,5 KW și doi la stația de 3 KW, în care se poate deplasa un piston; mișcarea rectilinie a pistonului în interiorul cilindrului se transformă în mișcare circulară a unui arbore cotit prin intermediul unui mecanism bielă – manivelă.

Dacă în cilindru se introduce un amestec carburant format dintr-un combustibil lichid și aer, care apoi se aprinde, temperatura amestecului din cilindru va crește brusc producând o presiune mare. Sub acțiunea presiunii, pistonul se va deplasa producând rotirea arborelui cotit.

Ciclul de funcționare:

Cursa pistonului într-un sens, de la o poziție externă la cealaltă poziție externă se numește timp. Fiecărei rotații complete a arborelui cotit îi corespund doi timpi, deoarece în decursul unei rotații pistonul trece de două ori dintr-o poziție extremă în alta.

Funcționarea motorului cu ardere internă se compune dintr-o serie de cicluri de lucru identice care se repetă periodic.

În funcție de numărul de timpi ai ciclului de funcționare, motoarele cu ardere internă cu piston pot fi:

– în doi timpi;

– în patru timpi.

În cazul de față, motorul este în patru timpi, cu cilindrii ermetici, prevăzuți cu două sau mai multe supape care se deschid și se închid în anumite momente ale ciclului de funcționare, fiind comandate de un mecanism distribuitor. Supapele pot fi : de admisie când servesc pentru aspirarea în cilindru a aerului sau amestecului carburant , sau de evacuare, dacă servesc pentru evacuarea gazelor arse din cilindru în camera de evacuare. Carterul – în care se află arborele cotit – nu participă în procesul de funcționare dar protejează mecanismul bielă – manivelă împotriva prafului și de obicei este un rezervor cu ulei pentru ungerea motorului.

Ciclul de funcționare a motorului cu ardere internă cu piston, în patru timpi, cuprinde:

– primul timp = admisia, se produce în cilindru o depresiune care provoacă aspirarea în cilindru a amestecului carburant;

– al doilea timp = compresia, se produce compresia în cilindru a amestecului carburant;

– al treilea timp = arderea și destinderea, amestecul carburant se aprinde, crește presiunea gazelor, pistonul se deplasează spre arborele cotit efectuând un lucru mecanic;

– al patrulea timp = evacuarea, are loc evacuarea gazelor arse din cilindru.

Generatorul electric este o mașină electrică ce produce energie electrică prin transformarea energiei mecanice aplicate.

Generatorul electric de curent continuu se compune din:

– statorul (inductorul) cu miez din fier și scuturile cu lagăre;

– rotorul (indusul) prevăzut cu un colector lamelar;

– ventilatorul care servește la răcirea generatorului și a motorului și este cuplat cu o curea trapezoidală la axul motor.

De miezul feromagnetic sunt fixați 4 poli principali și 4 poli auxiliari. Pe poli principali sunt fixate bobinele de excitație serie și paralel.

Pe polii auxiliari bobinele sunt legate în serie cu indusul. Polii auxiliari servesc pentru micșorarea reacției indusului.

Cutia de încărcare și distribuție tip ZRU

Cutia de încărcare și distribuție servește pentru furnizarea energiei electrice produsă de generator în rețeaua de iluminat sau pentru încărcarea acumulatoarelor. Această instalație mai servește și pentru descărcarea acumulatoarelor (cu motorul grupului electrogen oprit).

Se compune dintr-o cutie din oțel formată din două parți – superioară și inferioară – legate între ele printr-o balama. Pe partea superioară se află panoul de distribuție, iar pe cea inferioară se găsesc reostatele și panoul de borne.

Pentru a se putea executa încărcarea și descărcarea acumulatoarelor cu diferite capacitați în același timp, cutia ZRU, a fost prevăzută cu 3 grupe de încărcare – descărcare. Fiecare grupă este prevăzută cu câte un releu de curent invers, câte o siguranță, câte un reostat de reglarea curentului, câte un ampermetru pentru măsurarea curentului, câte un comutator de încărcare – descărcare și cu 3 borne pentru legarea acumulatoarelor.

Lada cu accesorii și piese de schimb

Conține:

– echipamentul de protecție (mănuși, șort cauciuc);

accesorii pentru prepararea electrolitului (baston de sticlă, densimetru, vase de sticlă);

trusă de scule pentru înlăturarea deranjamentelor;

piese de schimb pentru unele reparații;

documentația stației, etc.

2.1.2. GRUPUL ELECTROGEN DE CURENT CONTINUU DE 1KW,G.E.S. 1-0/30.

Grupul electrogen de curent continuu este destinat pentru echiparea autospecialelor de transmisiuni care se alimentează de la baterii de acumulatoare de 24V, cu o capacitate între 45-240Ah; pentru încărcarea diferitelor tipuri de acumulatoare care se vor grupa în serie, paralel sau mixt, în funcție de tipul și capacitatea acestora.

1.Construcția

Grupul electrogen este conceput în construcție deschisă, subansamblurile principale fiind montate într-un cadru (șasiu) metalic. Motorul de antrenare în patru timpi, răcit cu aer, are o funcționare stabilă, un mers regulat și silențios.

Grupul electrogen de curent continuu se compune din următoarele parți principale:

– motorul cu ardere internă;

– generatorul de curent continuu;

– tabloul de comandă;

– scutul de cuplare monobloc și monoax;

– cuplaj elastic;

– cadru (șasiu) metalic;

– rezervorul.

2.Caracteristici electrice

Generatorul are următoarele caracteristici tehnice:

puterea nominală = 1KW;

tensiunea nominală = 30V;

curent nominal =33A;

excitația – de tipul derivație (mixtă) reglabilă de la tabloul de comandă;

timpul de răspuns al siguranței fuzibile înseriată în circuitul de sarcină nu trebuie să fie mai mare de 2 secunde, din momentul provocării scurtcircuitului;

tabloul de comandă asigură protecția generatorului de curent continuu în cazurile în care sarcina (acumulatoarele) tind să se descarce pe acesta;

rezistența de izolație: peste 200 Mohmi în condiții climatice normale;

grupul electrogen poate suporta suprasarcini de 10% timp de 1h la intervale de 4h de funcționare;

Ansamblul motor – generator cuplat axial și elastic, are următoarele caracteristici tehnice:

turație nominală = 3000 rotații/ minut;

variația turației motorului, la sarcină constantă, nu trebuie să depășească +/- 2%;

abaterea maximă permanentă a turației, față de turația nominală la variații ale sarcinii de la valoarea nominală la mers în gol și invers, nu trebuie să depășească 5%

În condiții de funcționare la parametri electrici nominali, grupul motor-generator are următoarele caracteristici:

consumul de carburanți = 900 h/l;

capacitatea rezervorului = 5l;

autonomia de funcționare pe o sarcina de 1KW este de peste 5h;

timpul de funcționare neîntrerupt este de până la 4h.

Ansamblul principalelor părți componente este fixat într-un cadru de protecție prevăzut cu un sistem elastic de funcționare format din două traverse și patru amortizoare. Dimensiuni de gabarit:

lungimea = 620 mm;

lățimea = 385 mm;

înălțimea = 480mm;

greutatea totală a grupului fără carburant = 75 Kg.

3.Construcția și funcționarea grupului electrogen

Generatorul de curent continuu se obține dintr-un electromotor de curent continuu la care s-au făcut modificările necesare în vederea funcționării ca generator (folosind proprietatea de reversibilitate a mașinilor electrice de curent continuu), precum și cele care au permis cuplarea axială și elastică cu motorul de antrenare.

Principalele caracteristici constructive ale generatorului sunt următoarele:

– generator cu excitație derivație cu posibilitatea reglării din exterior de la tabloul de comandă;

– generatorul se execută în clasa de funcționare “ E” și protecție tip I.P.-44;

– generatorul este prevăzut cu borne pentru legare la masă;

Cuplajul generatorului cu motorul de antrenare se face axial și elastic . Axialitatea se realizează cu ajutorul scutului intermediar, iar elasticitatea este obținută prin plasarea cuplajului între dinții flanșelor de cuplare fixate pe con și până pe axele motorului și generatorului. Scutul intermediar este fixat pe motor și generator .

Ventilatorul montat pe interiorul scutului intermediar, fixat pe flanșa motor, absoarbe aerul prin orificiile special prevăzute, îl forțează prin interiorul generatorului și îl refulează în exterior în zona colectorului.

Tabloul de comandă asigură conectarea generatorului la sarcină, reglarea excitației, măsurarea curentului și tensiunii debitate, precum și protecția la scurtcircuit.

Tabloul de comandă este dispus deasupra generatorului și este susținut de acesta prin intermediul unor amortizoare.

Schema electrică (fig. 2.1. ) este compusă din: circuitul principal, circuitul de excitație (cuprinde rezistența de excitație), circuitul pentru măsurarea curentului de sarcină (prin intermediul ampermetrului), circuitul pentru măsurarea tensiunii (prin intermediul voltmetrului).

FIGURA nr. 2.1.

4. Cutia de încărcare și distribuție

Servește pentru distribuția energiei electrice produsă de generator, în rețeaua de iluminat sau pentru încărcarea acumulatoarelor (cu motorul grupului electrogen oprit).

Se compune dintr-o cutie din tablă formată din două părți – superioară și inferioară legate între ele printr-o balama. Pe partea superioară se află panoul de distribuție, iar pe cea inferioară se găsesc reostatele și panoul de borne.

2.1.3. GRUPUL ELECTROGEN TIP AB-2-0/230

1.Caracteristici tehnice

– puterea nominală 2KW;

– felul curentului alternativ;

– tensiunea nominală 230V;

– factorul de putere 0,8…1;

– curentul de sarcină la cos 8,7A;

– curentul de sarcină la cos

– combustibilul motorului benzină;

– consumul de combustibil la 1,5Kg/h.

sarcină nominală

Grupul admite o suprasarcină de 10% din puterea nominală, în decurs de o oră, când temperatura aerului înconjurător este de cel mult 350C.

2.Construcție și funcționare

Grupul electrogen se compune din:

– motor;

– generator electric de curent alternativ;

– blocul aparaturii de comandă și control;

– blocul aparatelor de măsură.

Motorul primar al acestui grup este motorul UD-1 cu benzină care acționează generatorul electric, sincron monofazat cu 3000rot/min.

Spre a porni ușor motorul în timpul iernii, grupul este prevăzut cu dispozitivul de preîncălzire montat pe reazemul motorului. Motorul este în patru timpi, răcit cu aer, având o putere de 4CP și un regulator de turație.

Autoexcitarea generatorului se realizează cu ajutorul unor magneți permanenți montați în axul transversal al rotorului.

Rezistența limitează curentul din circuit, în cazul când butonul de excitație este apăsat.

Reglajul tensiunii: Tensiunea la bornele de ieșire ale generatorului este menținută invariabilă, la variația sarcinii, când se variază în mod corespunzător curentul de excitare al generatorului.

Tensiunea de ieșire a grupului este menținută constantă cu o precizie de +/-4%, în intervalul de variație al sarcinii de la zero până la valoarea normală, cu factorul de putere cuprins între 1 și 0,8.

2.1.4. GRUPUL ELECTROGEN TIP AB-4-T/230

1.Caracteristicile tehnice ale grupului

– puterea nominală SN =4KW;

– tensiunea nominală de linie UN =230V;

– felul curentului alternativ;

– turația nominală n =3000 rot./min;

– frecvența curentului f = 50Hz;

– construcția rotorului cu poli scoși în relief;

– timp de funcționare neîntrerupt 24h;

– combustibil motor primar benzină;

– generator în construcție normală statorul indus și rotorul inductor

2.Construcție și funcționare

Motorul cu benzină de tipul UD-2 este un motor în patru timpi, având răcirea cu aer, cu un regulator centrifug de turații, cu o capacitate de 8 cai putere. Motorul posedă un rezervor de combustibil, conducte de benzină, filtru decantor, țeava de eșapament, conductă de scurgere a uleiului, opritor.

Generatorul este sincron trifazic. Principalele părți ale generatorului sunt: statorul (indusul); rotorul (inductorul); apărătoarele de lagăre și ventilatorul. Turația nominală este de 3000 rot/min.

În crestăturile miezului din stator sunt dispuse bobinajul de forță și bobinajul suplimentar. Rotorul este executat cu poli scoși în relief. Pentru a asigura autoexcitarea generatorului între bobinele polilor sunt dispuși doi magneți permanenți. Bornele de ieșire a bobinelor sunt cuplate la cele două inele de contact montate pe axul generatorului din partea opusă transmisiei. Pentru echilibrarea mecanică a rotorului sunt prevăzute două inele care presate pe axul generatorului de ambele părți ale bobinelor. Echilibrarea mecanică se efectuează prin perforarea unor orificii pe suprafața exterioară a inelelor.

Rotorul este instalat în apărătoare pe doi rulmenți cu bile care sunt gresați cu lubrifiantul TIATIM-201.

Blocul redresor cu selenium este dispus în compartimentele laterale din corpul generatorului. Fiecare bloc constă din 6 celule redresoare cu selenium. Pe același panou există borne la care sunt cuplate conductoarele de montaj de la capetele finale ale bobinajului suplimentar, ce vin de la generator la redresoare și conductoarele ce merg de la redresoarele cu selenium spre condensator.

Autoexcitarea generatorului

O autoexcitare sigură a generatorului este realizată cu ajutorul magneților permanenți, instalați în axul transversal al rotorului și cu ajutorul comutării speciale a montajului electric. Comutarea montajului electric constă în faptul că în circuitul de excitare în serie cu două faze ale bobinajului suplimentar se conectează faza bobinajului de forță .

Conectarea se efectuează cu butonul de excitare. Butonul are un contact normal deschis și unul normal închis. Contactul normal deschis este conectat în paralel cu rezistența de pornire la borna bobinajului de forță. La apăsarea butonului de excitare se închide contactul normal deschis și numai după aceasta se întrerupe contactul normal închis. În acest fel, una din fazele bobinajului de forță devine cuplată la circuitul de excitare.

Reglarea tensiunii

Tensiunea la bornele de ieșire din generator se menține constantă la modificarea sarcinii în cazul când se va modifică în mod corespunzător curentul de excitare a generatorului. Mărindu-se variația de sarcină și micșorându-se coeficientul de putere al sarcinii este necesar să se mărească curentul de excitare.

Variația curentului de excitare, odată cu variația sarcinii generatorului se realizează cu ajutorul rezistențelor compound. La funcționarea în gol a generatorului, curentul de excitare este determinat de tensiunea electromotoare a bobinajului suplimentar din generator.

Conectându-se sarcina, o parte a curentului de lucru, proporțională cu scăderea de tensiune, cauzată de curentul de lucru pe rezistențele compound, se ramifică în circuitul de excitare. Cu cât este mai mare curentul sarcinii, cu atât o parte mai mare de curent se ramifică în circuitul ce parcurge bobinajul de excitare al generatorului.

Mărirea curentului de excitare, odată cu micșorarea coeficientului de putere al sarcinii, se asigură prin defazarea inductiva cu 900 a bobinajului suplimentar din generator față de bobinajul de forță. În acest fel tensiunea la ieșirea din grup este menținută cu o precizie de +/- 4%.

Nivelul tensiunii menținute depinde de rezistența întregului circuit de excitare și poate fi stabilită cu ajutorul unui reostat. Pe măsura încălzirii sau răcirii bobinajului de excitare, nivelul tensiunii poate să se modifice încet. O asemenea scădere a tensiunii poate fi lichidată, în caz de necesitate, reglându-se tensiunea cu ajutorul reostatului .

2.2. SURSE CHIMICE DE ALIMENTARE ELECTRICĂ

Din punct de vedere energetic, sursele chimice pot fi considerate ca dispozitive de transformare a energiei chimice în energie electrică. Procesul de transformare a energiei chimice în energie electrică se numește descărcarea sursei de curent .

Sursele chimice de curent se împart în două grupe: pile electrice (sau elemente galvanice) și acumulatoare electrice.

Pilele electrice posedă următoarele proprietăți caracteristice:

– sunt surse primare de curent, deoarece pot fi folosite imediat după ce au fost construite în fabrică;

– sunt surse ireversibile, deoarece substanțele active odată consumate nu mai pot fi recuperate.

Acumulatoarele electrice prezintă următoarele proprietăți:

– sunt surse secundare de curent, deoarece după fabricarea lor necesită o operație de formare electrică, înainte de a fi utilizate în alimentarea electrică;

– sunt surse reversibile, deoarece substanțele active consumate prin descărcare pot fi recuperate prin încărcare, adică prin trecerea prin acumulator a unui curent continuu, de sens contrar celui debitat la descărcare.

Acumulatoare electrice utilizate în sistemul de comunicații

Acumulatoarele electrice sunt surse electrochimice utilizate în sistemul de comunicații ca sursă principală de curent (în aparatura miniaturizată, în aparatele de măsură portabile, în centrale telefonice mici) sau ca sursă de rezervă în cazul întreruperii rețelei energetice (în centralele de telecomunicații, în stații radio).

Datorită caracterului reversibil al acestor surse chimice, durata lor de viață este mult mai mare decât a pilelor electrice . În schimb întreținerea și exploatarea acumulatoarelor se face cu prescripții mult mai severe decât în cazul elementelor galvanice.

După tipul electrolitului utilizat, acumulatoarele pot fi clasificate în acumulatoare acide cu plumb și acumulatoare alcaline.

2.2.1.Acumulatoarele cu plumb

Au în compunere:

electrozi pozitivi și negativi (plăci de Pb );

punte de legătură a electrozilor;

separatoare între electrozi (realizează izolația);

bacul acumulatorului ( locul de producere a reacțiilor chimice);

electrolitul ( H2SO4);

Pentru încărcarea acumulatoarelor se folosesc două metode:

încărcare cu curent constant;

încărcare cu tensiune constantă.

De reținut este faptul că, acumulatoarele cu plumb trebuie încărcate la cel mult 3h după descărcare, altfel se produce autodescărcarea acumulatorului sub tensiunea admisă rezultând sulfatarea plăcilor.

Valoarea curentului de încărcare este I= Q/10, Q= capacitatea acumulatorului în Ah. Încărcarea are loc prin aplicarea unui curent invers.

Acumulatoarele cu plumb se folosesc acolo unde este nevoie de curent mare la tensiuni mici.

În sistemul de comunicații militar, acumulatoarele cu plumb sunt conectate în paralel, funcționând în regim tampon cu redresoarele introduse în rețeaua de curent alternativ. În cazul căderii rețelei de curent alternativ, alimentarea se face de la aceste acumulatoare.

2.2.2. Acumulatoarele alcaline

Acumulatoarele alcaline au în compunere aceleași elemente constructive ca și acumulatoarele cu plumb. Ceea ce le diferă este electrolitul, care poate fi NaOH sau KOH și plăcile, care pot fi din: Ca și Ni, Fe și Ni, Ag și Zn, etc.

Există mai multe tipuri de acumulatoare alcaline în funcție de tipul de electrozi folosiți. Astfel, dintre cei mai folosiți enumerăm: acumulatori Cd-Ni, Ag-Ni, Fe-Ni, Ag-Zn.

Acumulatoarele Ni-Cd se încarcă numai cu curent continuu obținut de la agregatele speciale pentru încărcare. Încărcarea se poate face în regim de curent constant sau tensiune constantă.

La acumulatoarele Ni-Cd nu are importanță când începe încărcarea spre deosebire de cele cu plumb.

Acumulatoarele Ni-Cd au ponderea de fabricare și aria de utilizare mai mare față de acumulatoarele cu plumb.

Încărcarea acumulatoarelor alcaline se face separat de acumulatoarele cu plumb.

Prin conectarea acumulatoarelor în serie, paralel sau mixt se obțin baterii de acumulatoare.

Bateriile de acumulatoare pot fi exploatate în două regimuri de lucru:

regimul de încărcare-descărcare.

În acest regim bateria este constituită din două grupe de acumulatoare, A și B. În timp ce una se încarcă, cealaltă se descarcă. Cele două grupe de acumulatori își schimbă periodic funcțiunile. Durata de funcționare variază, după condițiile de întreținere între 4-10 ani. Această metodă de lucru este învechită: presupune o capacitate mare a acumulatorilor, uzura mare, prezența personalului de supraveghere în timpul încărcării.

regimul de lucru în tampon

În acest regim de lucru bateria este conectată la bornele instalației de alimentare electrică, în paralel cu sarcina. Instalația electrică de alimentare debitează un curent de sarcină și un curent de menținere a acumulatorilor în stare încărcată. Curentul de menținere compensează pierderile prin autodescărcare. Bateria este folosită ca rezervă în cazul întreruperii rețelei electrice. Acumulatoarele necesare în acest caz sunt de capacitate mică și mai economice. În afară de aceasta randamentul instalației de alimentare electrică se dublează față de regimul de încărcare-descărcare. Durata de funcționare a acumulatoarelor staționare atinge 18-20 ani, iar munca de întreținere prestată de personalul de supraveghere este redusă.

2.3. ALIMENTAREA STAȚIILOR RADIO FOLOSITE IN SISTEMUL DE COMUNICAȚII TACTICE

2.3.1. Alimentarea stației PANTHER 2000-V

Stația radio PANTHER 2000-V este o stație portabilă de emisie-recepție de putere medie destinată asigurării legăturilor radio la nivel eșalon tactic.

Aceasta stație prezintă mai multe variante constructive: portabilă, vehiculară, portabilă montată pe autovehicul.

Alimentarea stației PANTHER 2000-V în varianta portabilă se realizează de la bateriile reîncărcabile MA 4025D. Acestea sunt legate prin intermediul a două terminale la bornele de alimentare ale stației radio. Bateriile dispun de două siguranțe de 6,3A din care una este de rezervă.

Bateria MA 4025D este alcătuită din acumulatori de Ni-Cd , tensiunea bateriei este de 12V iar capacitatea electrică este de 4Ah.

La varianta vehiculară sursa de alimentare se conectează printr-un cablu la panoul frontal al unității de interfață. Tensiunea necesară de pe autovehicul este de 24V nominal.

În variantă portabilă montată pe autovehicul, stația radio poate fi instalată pe un autovehicul care dispune de o sursă de tensiune de 24V și va lucra cu o putere de 20W.

2.3.2. Alimentarea stației PANTHER 2000-H

Stația radio PANTHER 2000-H este o variantă a stației mai sus menționate care lucrează pe unde scurte.

Alimentarea stației se efectuează de la o baterie de 24V, 4Ah ,Ni-Cd, reîncărcabilă. Tensiunea de alimentare este de 24V.

Autonomia bateriei este de minim 10 ore la 200C, la un raport emisie/recepție de 1/30, la puterea de 25W.

2.3.3. Alimentarea stației JAGUAR V

Stația radio JAGUAR V este un emițător-receptor în gama undelor ultrascurte dotat cu facilitați de protecție împotriva bruiajului și de secretizare integrală a traficului. Stația radio este formată din stația radio portabilă BCC66 HP și o unitate de interfață pentru vehicul (VIU) BCC 567 HG3, împreună formând stația VRQ 316 HP. Stația este proiectată pentru a fi utilizată în zonele de luptă și poate fi montată pe vehicule blindate sau ușoare.

Pentru alimentarea stației se conectează sursa de alimentare la mufa de pe panoul frontal al VIU. Tensiunea de alimentare necesară trebuie să fie în domeniul 18…32Vcc.

Pentru a alimenta stația radio VRQ 316 HP de la o sursa de 12Vcc, este necesar un convertor MA 4913 de la 12 la 24V.

Bateria utilizată este de tipul Ni-Cd, 24V, 4Ah și se montează pe panoul din spate al stației BCC 66 HP.

2.3.4. Alimentarea sistemului radio staționar/vehicular RF-5800 HARRIS 150W

Pentru o operare normală a sistemului vehicular RF-5800H 150W, tensiunea de alimentare trebuie să fie cuprinsă între 24,5Vcc și 30Vcc.

Instalația de alimentare a stației este compusă din:

– alternatorul autovehiculului;

– sistemul de baterii.

Distribuția alimentării constă în furnizarea tensiunii nominale de +28Vcc, de la alternatorul vehiculului/ sistemului de baterii, către elementele sistemului.

Conform figurii 2.3, tensiunea de alimentare intră în amplificatorul de putere RF-5800H-PA, prin conectorul J10. Alimentarea stației radio se face prin conectorul J6, de la conectorul J2 al amplificatorului de putere, prin intermediul ansamblului de cabluri de control. Alimentarea adaptorului de antenă se face de la conectorul J9 al amplificatorului de putere prin intermediul ansamblului de cabluri d control PA-adaptor.

FIGURA 2.3. Diagrama de distribuție a alimentării pentru sistemul radio RF-5800H 150W

2.3.5. Instalația de electroalimentare a autostației R – 1300

Autostația radio este destinată asigurării legăturii radio pe unde scurte și ultrascurte, din mers și din staționare, la eșaloanele tactice. Constructiv ea este formată din:

instalația de transmisiuni;

instalația de electroalimentare;

dotări auxiliare;

accesorii.

Instalația de electroalimentare este formată din:

panoul de încărcare și distribuție (P.I.D.);

releul regulator de tensiune R.R. 24V;

alternatorul suplimentar de 24V tip 1151;

grupul electrogen AB – 1P/30;

două grupe a câte două acumulatoare cu plumb de 12V tip 12 ES-150.

Panoul de încărcare și distribuție (P.I.D.), se compune din panoul frontal și cutia P.Î.D. În compunerea lui intră comutatoare cu came pentru comutarea circuitelor de energie, instrumente de măsură, circuite pentru protecție la supratensiuni, siguranțe fuzibile, lămpi de semnalizare.

P.Î.D. asigură încărcarea acumulatoarelor din instalația de transmisiuni, de la alternatorul suplimentar sau de la grupul electrogen.

De la bateriile de acumulatoare cu plumb, asigură debitarea tensiunilor de +12V și 24V.

Releul regulator de tensiune R.R.– 24V are rolul de a limita tensiunea furnizată de alternator și implicit tensiunea la care se încarcă acumulatoarele cu plumb 12ES-150 la o valoare cuprinsă între 27,4…28,4V.

Pentru tensiuni (la bornele alternatorului) mai mici de 27,4V releul aplică întreaga tensiune pe circuitul de excitație al alternatorului.

Pentru tensiuni mai mari de 27,4V, intervine funcționarea de regulator a releului R.R.-24, tensiunea de excitație scade, iar curentul debitat de alternator se micșorează.

Alternatorul suplimentar tip 1151 reprezintă principala sursă de energie a autostației care se poate utiliza atât din mers cât și în staționare. El este dispus împreună cu motorul autodubei și este antrenat de acesta printr-o curea trapezoidală.

Alternatorul este un generator trifazat de tip sincron conectat la un redresor cu dublă alternantă.

Principalele caracteristici ale alternatorului sunt:

UN = 24V; PN = 500W; Imax = 21A.

Grupul electrogen AB – 1P/30 este un agregat compus din motorul 2SD M1 și un generator de curent continuu GAB –1-P/30. Grupul electrogen se folosește în staționare pentru alimentarea autostației cu energie electrică.

Bateriile de acumulatoare 12 ES-150 servesc pentru alimentarea stației radio R-1300 și amplificatorului de putere A.P.-3. Ele sunt dispuse câte două, în compartimente special amenajate. De regulă când o grupă de acumulatoare se descarcă (alimentează consumatoarele), cealaltă grupă de acumulatoare se află la încărcare.

2.3.6. Blocul de alimentare al stației R-1260

Stația R – 1260 este destinată pentru asigurarea legăturilor radio în rețelele radio ale companiei (similare).

Blocul de alimentare este destinat pentru obținerea tensiunilor necesare alimentarii lanțurilor funcționale de la bateria de acumulatoare Ni-Cd de 12V / 2Ah, asigurând o durată de funcționare continuă pentru un raport emisie/recepție de 1/5 cu economizorul cuplat mai mult de 10 ore.

Tensiunile generate sunt următoarele:

+4V pentru alimentarea circuitelor integrate;

+12V pentru alimentarea ciuruitelor din sintetizor;

+9V pentru alimentarea receptorului;

+10V pentru alimentarea oscilatoarelor controlate în tensiune și a oscilatoarelor cu cuarț;

+30V pentru circuitele de polarizare.

2.3.7. Alimentarea stației R- 1230 (UGAR-2)

Stația R – 1230 (UGAR-2) este destinată să asigure legăturile radio între mașinile de luptă.

Pentru alimentarea stației se prevede un convertizor de tensiune PT-7 pentru vehiculele cu acumulator cu tensiunea nominala de 13V și un redresor MI-13 pentru racordarea la rețeaua de 220/110V, când vehiculele sunt în staționare.

Sursa de alimentare de bază a stației este rețeaua electrică a vehiculului cu tensiunea nominală de 26V, cu o variație de la 22 la 30V.

Consumul de energie electrică a rețelei este prezentat în tabelul nr.2.1.

TABELUL nr.2.1.

2.3.8. Alimentarea stației R – 1071

Stația radio R-1071 este o stație portabilă, de emisie – recepție pe unde ultrascurte, destinată să asigure legătura radio la eșaloanele tactice până la nivel regiment și similare.

Alimentarea stației se face de la:

– baterie Ni-Cd, 12V / 7Ah;

– rețea de bord 10,5…14,5V / 3A.

Încărcarea bateriei se poate realiza de la orice sursă care asigură curentul de încărcare necesar.

CAPITOLUL 3

STUDIUL COMPARATIV ÎNTRE STAȚIILE DE ELCTROALIMENTARE FIXE ȘI CELE MOBILE UTILIZATE ÎN SISTEMUL DE COMUNICAȚII TACTICE

Studiul comparativ între stațiile de electroalimentare fixe și cele mobile, reiese analizând următoarele domenii:

3.1. Destinație

Ambele stații de electroalimentare au rolul de a furniza energia necesară funcționării, în condiții optime, a echipamentelor de transmisiuni și a echipamentelor auxiliare.

Datorită faptului că stațiile de electroalimentare mobile pot fi deplasate și instalate în diverse puncte ale câmpului tactic ele poartă denumirea de instalații de electroalimentare.

Instalațiile de electroalimentare, în speță grupul electrogen și bateriile de acumulatoare, echipează autostațiile radio (ex: PANTHER, JAGUAR, R-1300) care asigură legătura între diferite eșaloane tactice. De asemeni poate asigura alimentarea cu energie electrică în cazul întreruperii rețelei energetice naționale (ex: grupurile electrogene și bateriile de acumulatoare din compunerea sistemului de electroalimentare a centrelor de transmisiuni).

Stațiile de electroalimentare fixe se deosebesc de instalațiile de electroalimentare mobile prin faptul că ele preiau energia din sistemul energetic național prelucrând-o până la nivel de consumator, în timp ce instalațiile de electroalimentare trebuie să o producă și apoi să o prelucreze în funcție de cerințe.

Spre deosebire de instalațiile de electroalimentare mobile, unde grupul electrogen și bateria de acumulatoare constituie principalul element în cadrul asigurării energiei necesare echipamentelor, la stațiile de electroalimentare fixe acestea fac parte din rezerva funcțională, intrând în funcțiune atunci când rețeaua energetică națională cade.

3.2. Principiul constructiv

Stația de electroalimentare fixă are următoarea schemă de principiu:

FIGURA nr. 3.1.

Instalația de electroalimentare are în compunere :

grup electrogen format din :

– motor cu ardere internă;

– generator de curent.

b) baterii de acumulatoare

La stațiile de electroalimentare fixe, energia necesară pentru alimentarea echipamentelor este produsă și transportată de către rețeaua trifazată națională. Astfel, tensiunea de la intrarea stațiilor de electroalimentare fixe este de 380Vca. Pentru a putea fi folosită în centrul de transmisiuni aceasta trebuie transformată la valoarea de 48Vcc pentru echipamentele (stațiile) de transmisiuni și 220Vca pentru calculatoare și alte servicii.

Se cunoaște faptul că echipamentele, aparatura se alimentează, în general în curent continuu. Deoarece energia electrică este transportată sub formă de curent alternativ ( din motive tehnice și economice), între rețeaua energetică și echipamentul de comunicație trebuie intercalat un dispozitiv de transformare a curentului alternativ în curent continuu. Acest dispozitiv poate fi un convertizor sau un redresor. Datorită avantajelor economice, tehnice și a muncii de întreținere reduse, redresorul este folosit în ultimul timp în exclusivitate. Fenomenul de transformare a curentului alternativ în curent continuu se numește redresare.

Instalația de redresare se compune din:

transformator, care mărește sau reduce tensiunea rețelei la valoarea necesară redresorului;

redresorul propriu-zis, care permite curentului alternativ să circule într-un singur sens;

filtru de netezire, cu rolul de a netezi pulsațiile obținute în urma redresării;

dispozitiv de reglaj, cu ajutorul căruia se variază tensiunea la ieșirea redresorului;

stabilizatorul de tensiune, care menține tensiunea constantă când sarcina este variabilă.

Funcție de performanțele cerute instalației de redresare, unele din elementele schemei bloc pot lipsi.

De asemeni, pentru alimentarea tehnicii de transmisiunii cu energie electrică de curent continuu de la un grup electrogen de curent alternativ este necesar să i se atașeze acestuia un redresor.

Elementul principal în cadrul unei instalații de electroalimentare îl constituie grupul electrogen.

Grupul electrogen este o mică centrală electrică transportabilă, compusă de regulă dintr-un motor cu ardere internă și dintr-un generator electric, legate mecanic între ele printr-un cuplaj elastic sau semielastic. Aparatele pentru comanda și controlul funcționării grupului, cât și aparatele necesare protecției lui în funcționare, sunt montate într-o cutie metalică ce constituie tabloul electric al grupului.

Ca motoare de antrenare se folosesc motoare diesel cu turațiile de 3000rot./minut, 1500rot./minut, 1000rot./minut. Grupurile electrice ce intră în componența grupurilor electrogene pot fi generatoare sincrone de curent alternativ, denumite și alternatoare, sau generatoare de curent continuu.

Deși, în majoritatea cazurilor, nu este posibil să se obțină cu ajutorul acestor grupuri, energie electrică la fel de ieftină ca într-o centrală electrică, există o serie de cazuri în care alimentarea cu energie electrică de la grupurile electrogene este absolut necesară sau foarte economică. Este cazul tuturor instalațiilor electrice a căror racordare la rețea ar fi imposibilă sau ar fi foarte costisitoare. În aceeași măsură își motivează utilizarea grupurile electrogene folosite ca grupuri de intervenție, în cazul deranjamentelor sau al întreruperilor în rețeaua electrică.

În cazul în care rețelele de alimentare nu pot sau reușesc cu greu să satisfacă sarcina de vârf a unor consumatori, aceștia pot să folosească grupurile electrogene pentru acoperirea vârfurilor de sarcină, realizându-se astfel siguranța necesară în alimentarea cu energie electrică a instalațiilor.

3.3. Logica de funcționare

a. În condiții normale de funcționare centrul de transmisiuni este alimentat de la rețeaua energetică națională. În cazul în care parametrii rețelei ies din limitele admise sau rețeaua cade pentru o perioadă mai mare de timp decât o valoare prestabilită intră în funcțiune grupul electrogen. Din momentul în care a căzut rețeaua și până când grupul electrogen se încălzește, intră în regim și este cuplat în sarcină, centrul este alimentat din setul de baterii. Odată cu pornirea grupului electrogen intră în funcțiune și un ventilator.

Dacă parametrii rețelei au revenit la normalitate, se comută automat alimentarea centrului pe rețea.

Grupurile electrogene sunt oprite automat după o perioadă prestabilită de răcire. Perioada de funcționare neîntreruptă a grupurilor este de 6h.

Dacă primul grup nu pornește după timpul stabilit logica de comandă hotărăște pornirea celui de-al doilea grup. Dacă nici acesta nu va fi pornit, alimentarea se face de la setul de baterii de acumulatoare.

b. Instalația de electroalimentare poate asigura în timpul mersului următoarele funcțiuni:

alimentarea stației radio de la o grupă de acumulatoare;

alimentarea stației radio de la o grupă de acumulatoare în timp ce o alta grupă se încarcă de la grupul electrogen sau alternator;

alimentarea stației radio de la grupele de acumulatoare legate în paralel și puse în tampon cu grupul electrogen.

De asemeni, instalația de electroalimentare poate funcționa în staționare, asigurând următoarele funcțiuni:

alimentarea stației radio de la o grupă de acumulatoare, grupul electrogen nefiind pus în funcțiune;

alimentarea stației radio de la o grupa de acumulatoare, iar grupul electrogen încarcă cealaltă grupă de acumulatoare;

alimentarea stației radio de la cele două grupe de acumulatoare legate în paralel ce lucrează în tampon cu grupul electrogen.

În acest regim de lucru, grupul electrogen furnizează un curent necesar alimentării stației și un curent ce anulează fenomenul de autodescărcare din acumulatori.

alimentarea stației radio de la rețeaua exterioară (220Vca) prin intermediul unui redresor.

3.4. Utilizarea stațiilor de electroalimentare în cadrul sistemelor de comunicații tactice

Având în vedere faptul că acțiunile de luptă nu se desfășoară în apropierea rețelei electrice de energie națională se impune utilizarea unor surse de energie independente.

De aceea pentru alimentarea tehnicii de transmisiuni, pentru încărcarea acumulatoarelor, pentru alimentarea cu energie electrică a punctelor de comandă sau pentru alte nevoi se folosesc grupurile electrogene.

Pentru alimentarea tehnicii de transmisiuni cu energie electrică de curent continuu de la grupul electrogen trebuie să i se atașeze acestuia un transformator și o punte redresoare.

Încărcarea acumulatoarelor se poate face în stații de încărcat acumulatoare, care pot fi:

staționare;

de campanie (mobile).

Stațiile de încărcare staționare sunt destinate pentru încărcarea acumulatoarelor în unități (subunități) de transmisiuni.

Stațiile de încărcare de campanie sunt destinate pentru încărcarea baterilor de acumulatoare în raioanele de dislocare ale unităților.

La organizarea unei stații de încărcare de campanie trebuie să se aibă în vedere posibilitatea de încărcare în teren, condițiile de anotimp care influențează lucrul la stația de încărcare, precum și măsurile tehnice și organizatorice ce trebuiesc luate în acest caz.

În lupta de apărare, stațiile de electroalimentare fixe sunt vulnerabile în fața acțiunilor inamice, ele având o dispunere fixă. De aceea nu trebuie să li se acorde o pondere foarte mare în asigurarea alimentarii cu energie a tehnicii de transmisiuni.

Lupta ofensivă prin natura sa necesită surse de electroalimentare mobile capabile să asigure alimentarea tehnicii de transmisiuni din mișcare.

Stațiile de electroalimentare fixe sunt cel mai des utilizate pentru alimentarea tehnicii de transmisiuni din componenta staționară a sistemului de transmisiuni al armatei române. În cazul defectării intră în funcțiune surse de alimentare independente catalogate ca fiind surse de electroalimentare mobile: grupurile electrogene.

Componenta mobilă a S.T.A.R este asigurată de autostații radio, autostații radio-releu, centre de transmisiuni ce trebuie alimentate de la surse de energie independente: grupuri electrogene, surse chimice.

Printre autostațiile ce au în compunere grupuri electrogene amintim:

autostația R-1300;

autostația PANTHER 2000 V;

autostațiile radio-releu R-404, RH-12;

autostațiile radio R-140 și R-137.

CAPITOLUL AL 4 – LEA

PROIECTAREA UNUI TRANSFORMATOR DE MEDIE PUTERE CE POATE FI UTILIZAT ÎNTR-UN SISTEM DE ELECTROALIMENTARE FIX.

În cadrul sistemului de electroalimentare a unui centru de transmisiuni, un proces important îl reprezintă transformarea tensiunii de 380Vca, furnizată de rețeaua energetică națională, la tensiunea de 220Vca (pentru calculatoare și alte servicii) și la tensiunile de 58Vcc, 48Vcc, 24Vcc, 12Vcc (pentru alimentarea echipamentelor de transmisiuni, stații radio și pentru încărcarea bateriilor de acumulatoare).

În continuare voi prezenta un model de proiectare a unui transformator electric de putere medie, ce ar putea fi utilizat în sistemul de electroalimentare fix al unui centru de transmisiuni.

TEMĂ: Să se proiecteze un transformator trifazat de putere medie, în ulei, cu înfășurările din cupru, miezul feromagnetic din tole de tablă silicioasă, cu următoarele date:

Puterea nominală SN= 16KVA;

Tensiunea din primar UIN=380Vca;

Tensiunea din secundar UjN=58Vca;

Număr de faze m =3;

Frecvența f =50Hz;

Conexiunea Dyn-4;

Căderea de tensiune uK =5%;

Reglaj de tensiune +/-10%;

Pierderi la funcționarea în gol P0 =50W;

Pierderi la funcționarea în scurt PK=300W;

Cifra de pierderi p10/50=0,45W/Kg.

4.1. Calculul circuitului magnetic

A.1. Calculul secțiunii coloanei și jugului

secțiunea coloanei (SC), netă de fier

m2=51,4m2

– constanta de calcul; f – frecvența; S1 – puterea aparentă pe o coloană

KVA

diametrul coloanei (DC) considerând că secțiunea coloanei este în trepte

km = 0,851coeficient de umplere

secțiunea jugului

Din tabelul 1, anexa 2 rezultă orientativ un număr de trepte pentru coloană ntr.=3; strângerea miezului coloanei pentru asemenea diametre se face, în mod obișnuit, prin lipire cu lac. Îmbinarea dintre talele coloanelor și jugurilor se face prin întrețesere, sub un unghi de 450.

Fig.nr. 4.1. Dimensiunile treptelor miezului magnetic cu 3 trepte

Calculând conform figurii 4.1 rezultă lățimile treptelor coloanei astfel:

a1=0,424DC=0,4248,7=3,68cm, rotunjit a1=3,7cm

a2=0,707DC=6,15cm, rotunjit a2=6,2cm

a3=0,905DC=7,87cm, rotunjit a3=7,9cm

FIGURA nr. 4.2. Secțiunea coloanei

Din construcția grafică la scară a secțiunii coloanei rezultă următoarele grosimii ale treptelor:

b1=2 cm

b2=1,5 cm cm

b3=1,7 cm

cm2

kFe – coeficientul de umplere cu fier a spațiului ocupat de tole.

Pentru miezurile în trepte și în ulei:

Calculând din datele de mai sus se obține

ceea ce va corespunde relației de mai sus

A.2. Dimensiunile ferestrei transformatorului.

înălțimea coloanei (LC)

Din tabelul 2 s-a ales A=200 A/cm; BC=1,5T

e1 – A.e.m. într-o spiră

lățimea ferestrei (T)

M – distanța dintre coloane;

, s-a considerat

lungimea medie a jugului magnetic

4.2. Calculul înfășurărilor

B.1. Stabilirea numărului de spire

Pentru înfășurarea de înaltă tensiune

; înfășurarea având conexiunea D (triunghi).

Numărul de spire corespunzător treptei maxime de reglaj a tensiunii este:

Numărul total de spire al înfășurării primare este:

Pentru înfășurarea de joasă tensiune:

; înfășurarea având conexiunea Y (stea)

Pentru a modifica raportul de transformare se recalculează numărul de spire al înfășurării primare, din condiția menținerii raportului de transformare, impus de datele nominale:

Astfel,

Valorile definitive ale fluxului magnetic și inducției magnetice:

Fluxul magnetic util:

Inducția magnetică în coloană

Inducția magnetică în jug

T.e.m. dintr-o spiră

B.2. Secțiunile și dimensiunile conductoarelor.

B.2.1. Curenții nominali ai transformatorului.

Pentru înfășurarea de înaltă tensiune:

Pentru înfășurarea de joasă tensiune:

m – numărul de fază, pentru ambele înfășurări este 3

B.2.2. Secțiunile orientative ale conductoarelor.

Pentru înfășurarea de înaltă tensiune:

Ji – densitatea curentului electric;

Pentru înfășurarea de joasă tensiune:

S-a considerat că înfășurările nu au aceleași condiții de răcire, deoarece înfășurarea de joasă tensiune, fiind mai subțire, se răcește mai bine, iar cea de înaltă tensiune, fiind mai groasă, și cu izolații între straturi se răcește mai greu. De aceea, în conformitate și cu indicațiile din tabelul 2, anexa 2 s-au ales:

,

B.2.3. Dimensiunile conductoarelor.

După cum se impune prin temă, conductoarele ambelor înfășurări sunt din cupru. Se aleg conductoare profilate deoarece, pentru înfășurarea de joasă tensiune, a rezultat o secțiune apreciabilă, iar pentru cea de înaltă tensiune, deși secțiunea este mică,se obține o așezare și o umplere mai bună a bobinei.

Izolația este din email tereftalic (ET) și un strat de fire de sticlă, rezultând astfel o înfășurare în clasa de funcționare F.

Din STAS 2873-76 se stabilesc:

Pentru înfășurarea de înaltă tensiune:

Pentru înfășurarea de joasă tensiune:

Grosimea bilaterală a izolației de ET și sticlă a conductorului (0,3 mm pentru înalta tensiune și 0,36 mm pentru joasa tensiune) s-a stabilit conform STAS 6163-73 .

Rezultă astfel următoarele dimensiuni finale ale conductoarelor izolate:

Pentru înfășurarea de înaltă tensiune:

Pentru înfășurarea de joasă tensiune

Valorile definite (recalculate) ale densităților de curent:

B.2. Tipul și dimensiunile înfășurărilor

În conformitate cu indicațiile menționate în tabelul 3, anexa2 pentru puterea și tensiunile impuse în temă și pentru curenții calculați, în funcție de care au rezultat forma și dimensiunile conductoarelor se stabilesc următoarele tipuri de înfășurări:

Înfășurarea de joasă tensiune va fi de tip cilindric.

Bobina va avea două straturi între care se prevede un canal de răcire

Înfășurarea de înaltă tensiune, va fi de tip stratificat cu

conductor profilat. Bobina va avea un canal axial de răcire în partea interioară cu lățimea de 5mm.

Bobina de înaltă tensiune se deapănă direct peste cea de joasă tensiune, rezultând o înfășurare monolit.

Înălțimea bobinelor:

Din tabelul 4, anexa2 s-a stabilit pentru și

următoarele: ; ; ;

(fig. 3)

sim – reprezintă distanța dintre bobină și jugul magnetic;

amj – reprezintă distanța dintre bobină și coloană;

ajj – reprezintă distanța între înfășurarea înaltă tensiune și joasă

tensiune

aii – reprezintă distanța dintre înfășurări de înaltă tensiune sau

joasă tensiune

Numărul de spire pe un strat:

Pentru înfășurarea de joasă tensiune:

Pentru înfășurarea de înaltă tensiune:

Numărul de straturi:

Pentru înfășurarea de înaltă tensiune:

Pentru înfășurarea de joasă tensiune:

Grosimea înfășurărilor:

Pentru înfășurarea de joasă tensiune:

aja = grosimea canalului de răcire;

Pentru înfășurarea de înaltă tensiune:

aia = grosimea canalului de răcire;

4.3. Calculul pierderilor și curentului de funcționare în gol.

C.1. Pierderile în înfășurări și masele conductoarelor:

Rezistențele înfășurărilor, având conductoarele din cupru:

Pentru înfășurarea de joasă tensiune:

Pentru înfășurarea de înaltă tensiune:

Pierderi în înfășurări

Pentru înfășurarea de joasă tensiune:

Pentru înfășurarea de înaltă tensiune:

Pierderile electrice totale sau pierderile la funcționarea în scurtcircuit la curenți nominali:

Masa conductoarelor

Pentru înfășurarea de joasă tensiune:

Pentru înfășurarea de înaltă tensiune:

C.2. Pierderile în fier și curentul de funcționare în gol.

Masa netă a fierului:

Pentru coloane:

Pentru juguri:

Pierderile în fier reprezintă și pierderile la funcționarea în gol:

unde dacă secțiunea miezului este în trepte

cifra de pierderi specifice a materialului tolelor,

din care este făcut miezul magnetic.

Dacă pentru kp se folosește valoarea din practica de fabricație a transformatoarelor, atunci (considerând kp=1,25) se obține:

Curentul de funcționare în gol:

Componenta activă:

Componenta reactivă:

, în care

n=2, iar pentru BC=1,45T HC=2A/cm ;

Bj=1,3T Hj=0,8A/cm;

Pentru unghiul de îmbinare dintre tolele coloanelor și jugurilor

Curentul total, la funcționarea în gol a transformatorului:

4.4. Tensiunea de scurtcircuit.

Componenta activă

Componenta reactivă:

Tensiunea de scurt circuit rezultă din relația:

Valoarea care se încadrează în abaterile admise de STAS 1703/1 care sunt de din

=5%

Dimensiunile definitive ale miezului magnetic sunt:

4.5. Dimensiunile interioare ale cuvei și suprafețele de cedare a căldurii

considerând cuva dreptunghiulară, dimensiunile cuvei sunt:

Din tabelul 4, anexa2 s-au ales distanțele de izolare astfel:

Pentru UIN=380V rezultă:

aria suprafeței verticale a cuvei:

aria suprafețelor de radiație considerând-o cu 50% mai mare decât SCV

aria suprafeței de convecție:

căderea de timp de la cuvă al aer

aria elementelor de răcire asociate cuvei de arie

Se aleg radiatoare cu țevi drepte cu lungimea de 30 cm.

Pentru un element de răcire avem

Pentru a nu mări dimensiunile transformatorului se calculează încălzirea pentru două radiatoare:

4.6. Căderile de temperatură din transformator

Căderile de temperatură de la cuvă la aer:

Căderea de temperatură de la ulei la cuvă:

Căderea de temperatură de la ulei la aer:

Căderea de temperatură de la bobină la aer:

Temperatura bobinei tb, pentru valoarea standardizată a temperaturii mediului ambiant ta=400C, este:

Se observă că tb<tN, tN=1000C este temperatura admisă pentru clasa F de izolație a transformatorului în ulei.

Deci transformatorul a fost bine dimensionat cu două radiatoare (anexa nr.3, figura nr.4).

Acest transformator poate fi folosit în stația de încărcat acumulatoare fixă. Pentru aceasta, acestui transformator trebuie să i se aplice la ieșirea secundarului o punte redresoare trifazată, astfel încât la ieșirea redresorului vom avea un curent continuu necesar pentru încărcarea bateriilor de acumulatoare.

Schema bloc a unui redresor trifazat este următoarea:

Figura nr. 4.3.

Folosind această punte cu diode vom obține la ieșire o tensiune continuă fixă.

Dacă în schimbul diodelor vom folosi tiristoare și aplicând un dispozitiv de comandă pe grilă, putem obține la ieșire o tensiune variabilă.

Figura nr.4.4.

Redresorul poate fi comandat prin acțiunea la nivelul înfășurărilor, primară și secundară, sau prin folosirea tiristoarelor și a unui dispozitiv de comandă pe grilă.

Redresoarele comandate au proprietatea de a-și modifica ușor, în anumite limite, valoarea tensiunii continue sau a curentului continuu de la ieșire. În acest sens tiristorul este folosit ca element redresor, a cărui deschidere se poate varia cu ajutorul unor tensiuni de comandă aplicate la momente de timp convenabil alese.

Aplicarea pe poarta tiristorului a unui impuls de deschidere, în momentul apariției alternanței pozitive, nu modifică valoarea tensiunii redresate.

Aplicând impulsul în momentul apariției alternanței negative, tiristorul nu conduce , iar tensiunea, respectiv, curentul sunt nule.

Aplicarea impulsului de deschidere la momente decalate între (0, T/2) duce la micșorarea corespunzătoare a curentului prin sarcină. Deci, decalarea impulsului de deschidere în intervalul (0, T/2) duce la varierea curentului redresat de la valoarea maximă posibilă la zero, adică se obține comandarea lui.

Impulsurile de comandă pentru deschiderea tiristoarelor se obțin cu ajutorul unor circuite de impulsuri ale căror elemente se aleg în funcție de parametrii doriți ai impulsurilor de comandă.

CAPITOLUL AL 5 – LEA

LUCRARE PRACTICĂ: REDRESOR MONOFAZAT DE TIP BIALTERNANȚĂ

Redresorul este un dispozitiv electric ce transformă curentul alternativ în curent continuu, deci este o parte componentă a surselor electrice de curent continuu.

Schema bloc a unei astfel de surse este următoarea:

FIGURA nr. 5.1.

În această schemă transformatorul de rețea Tr, aduce valoarea efectivă a tensiunii alternative de la rețea la valoarea necesară alimentarii redresorului R.

La ieșirea redresorului rezultă o tensiune pulsantă, care este netezită de filtrul F. În cazul în care consumatorul C cu admite fluctuații ale tensiunii de alimentare, se introduce și un stabilizator S care menține tensiunea de ieșire constantă când tensiunea de rețea sau curentul în sarcina variază.

Pentru realizarea redresorului monofazat s-a folosit următoarea schemă electrică:

FIGURA nr. 5.2.

Transformatorul este realizat la următoarele caracteristici electrice:

UN =220Vca;

UjN =48Vca; 24Vca; 12Vca.

Tip constructiv: în manta;

Răcirea: în aer.

5.1. Modul de realizare:

Pentru a funcționa la parametrii ceruți prin tema s-a ales o carcasă de textolit peste care s-a bobinat cilindric, atât înfășurarea primară cât și cea secundară. Între cele două înfășurări s-a prevăzut un strat izolant de prespan.

Spirele utilizate sunt conductoare de cupru de 1,5 mm2 pentru înfășurarea primară și 6 mm2 pentru cea secundară. Spirele sunt izolate cu fire de bumbac.

Pentru miezul feromagnetic s-au folosit tole de fier (în formă de E și I), strânse pe un suport de fier.

Pentru a se putea obține tensiunile cerute prin tema (48Vca, 24Vca, 12Vca) s-au prevăzut ieșiri separate în funcție de numărul de spire necesar. Astfel, știind ca tensiunea electromotoare pe o spira este e1 =0,48V, avem in secundar:

pentru 48Vca, w1=E1/e1 =100spire;

pentru 24Vca, w2=E2/e1 =50spire;

pentru 12Vca, w3=E3/e1 =25spire.

Numărul de spire pentru primar este : w=E/e1 =459spire.

Întreaga bobină a fost izolată la exterior cu un strat de preșpan. Sistemul de răcire este cu aer. Puntea redresoare este formată din patru diode (2 de tip KS 1160, 2 de tip R 1600) și are rolul de a transforma tensiunea de curent alternativ în tensiune de curent continuu.

5.2. Principiul de funcționare:

Odată cu alimentarea primarului la tensiunea de 220Vca, ia naștere un flux magnetic util care se închide prin fier, străbătând ambele înfășurări și un flux magnetic de dispersie corespunzător liniilor de câmp care se închid local, în jurul înfășurării primare.

Miezul feromagnetic servește ca circuit de închidere pentru fluxul magnetic util.

Atunci când înfășurarea secundară este străbătută de fluxul magnetic util, în aceasta se induce o tensiune electromotoare direct proporțională cu numărul de spire.

Tensiunea indusă apare pe baza fenomenului de inducție electromagnetica:

E = – ΔФ/Δt.

Redresarea ce are loc este de tip bialternanță și este prezentată mai jos:

FIGURA nr. 5.3.

Cele patru diode redresoare folosite formează brațele unei punți la care alimentarea în curent alternativ se face printr-o diagonală, de la secundarul transformatorului, iar tensiunea redresată se culege de la bornele unei rezistențe R plasate în cea de-a doua diagonală.

Funcționarea redresorului este următoarea: în timpul aplicării alternanței pozitive la o extremitate a secundarului transformatorului, conduc diodele D1 și D3, care sunt polarizate direct, determinând un curent i1 pe rezistența R, iar diodele D2 și D4 fiind invers polarizate, sunt blocate.

La apariția celei de-a doua alternanțe, D1 și D3 sunt blocate, pe când D2 și D4 conduc, determinând apariția curentului i2 ce străbate în același sens rezistența R.

Componenta continuă a tensiunii redresate are valoarea :

Astfel:

– pentru tensiunea de 12Vca, vom avea o tensiune redresată cu valoarea de 10,77Vcc;

– pentru tensiunea de 24Vca, vom avea o tensiune redresată cu valoarea de 21,55Vcc;

– pentru tensiunea de 48Vca, vom avea o tensiune redresată cu valoarea de 43,1Vcc.

Pentru a putea comuta tensiunile existente s-a utilizat un comutator de curent maxim 16A.

Redresorul realizat poate fi folosit pentru:

alimentarea directă a stațiilor;

încărcarea bateriilor de acumulatoare.

Încărcarea bateriilor de acumulatore se poate face:

– în cazul acumulatoarelor acide cu plumb la tensiune constantă sau la curent constant. Pentru încărcare la tensiune constantă se poate folosi direct redresorul, însă problema intervine atunci când vrem să încărcăm la curent constant. În acest caz avem nevoie de o sursă stabilizată care să ofere posibilitatea reglării curentului și menținerii acestuia la o valoare constantă.

Sursa necesară se poate obține prin conectarea la redresorul realizat a unui circuit de stabilizare a tensiunii și curentului, care va fi prezentat în cele ce urmează;

– în cazul acumulatoarelor alcaline numai la curent constant, deci este nevoie de circuitul amintit anterior.

Încărcarea bateriilor de acumulatoare la curent constant se execută la

I = Q/10, unde

I este curentul de încărcare,

Q este capacitatea acumulatorului în Ah.

Pentru alimentarea directă a stațiilor radio de la redresor avem nevoie de un curent reglabil, pe care îl putem obține cu ajutorul aceluiași circuit.

Sursa de alimentare obținută prin conectarea la redresor a circuitului de stabilizare oferă posibilitatea alimentărilor cu un consum de până la 10A la o tensiune de ieșire variabilă între 2V și 37V. Important de reținut este faptul că tensiunea la intrare este de maximum 40V.

Astfel stabilizatorul reglabil conține un sistem de limitare de curent cuprins între 150mA și 10 A, independent de tensiunea de ieșire și poate fi folosit pentru încărcarea acumulatoarelor.

5.3. Stabilizator de tensiune folosind circuitul integrat βA723

Cu ajutorul acestui integrat se pot realiza stabilizatoare de putere mică, fără alt tranzistor extern și de putere medie, folosindu-se un tranzistor extern.

Folosirea tranzistorului extern este obligatorie pentru curenți de sarcina mai mari de 150 mA – care reprezintă curentul maxim de ieșire al acestui circuit integrat.

Circuitele integrate βA723 sunt stabilizatoare de tensiune destinate în primul rând aplicațiilor ce necesită un stabilizator de tip serie.

Aplicațiile circuitului integrat βA723 sunt numeroase. El se utilizează ca stabilizator de tensiune pozitivă și negativă, ambele în regim normal sau flotant (pentru tensiuni mari). Calitățile lui principale sunt: coeficientul de stabilizare a tensiunii de referință de valoarea foarte mare și compensarea termică excelentă a acestei tensiuni.

Caracteristici notabile

curent de ieșire 150mA;

posibilitatea creșterii curentului de ieșire până la valori ce depășesc 10A prin folosirea unor tranzistoare externe;

tensiunea de ieșire reglabilă între 2V și 37V.

Schema bloc

FIGURA nr.5.4.

Schema bloc a circuitului integrat βA723 include un circuit pentru producerea tensiunii de referință stabilizată și compensată termic, un amplificator de eroare de tip diferențial, un element de reglare cu tranzistoarele T14, T15, un tranzistor de protecție T16 și o diodă stabilizatoare de 6,8V.

Tensiunea de referință este necesară pentru a se realiza la intrarea amplificatorului o comparație între aceasta și o parte din tensiunea de pe sarcină în scopul stabilizării celei de-a doua. Amplificatorul de eroare amplifică variația tensiunii de pe sarcină (față de valoarea prescrisă cu ajutorul tensiunii de referință) și comandă elementul de reglare serie pentru ca aceasta să preia variațiile tensiunii de alimentare.

Dioda stabilizatoare integrată Dz se utilizează numai în stabilizatoare de tensiune negativă și în regim flotant.

Tensiunea stabilizată nu se poate coborî sub 2V, deoarece amplificatorul de eroare nu mai funcționează corect cu tensiuni la intrări mai mici decât 2V. În acest caz tensiunea de referință se deviază astfel încât la intrarea neinversoare (pinul 5) a amplificatorului de eroare să se aplice o tensiune egală sau mai mică decât tensiunea minimă impusă pe sarcină, dar nu mai mică decât 2V. Tensiunea de referință pentru un curent de 1mA consumat de la ieșirea respectivă, este cuprinsă între 6,8…7,5V având valoarea tipică de 7,15V. De dispersie, precum și de toleranța rezistenței variabile Rv, trebuie ținut cont la calculul divizoarelor de tensiune din circuitele stabilizatoare.

În cazul stabilizatoarelor de tensiune fixă, tensiunea de ieșire nu rezultă în general din valoarea impusă, fiind necesară fie o ajustare a uneia din rezistențele R1, R2, fie intercalarea între acestea o rezistență semivariabilă, în cazul nostru rezistența R1 o înlocuim cu un potențiometru de 22k.

Condensatorul C1 (100pF) realizează corecția amplificatorului de eroare, eliminând autooscilația stabilizatorului (care prezintă un sistem de reacție negativă).

Schema electrică a stabilizatorului de tensiune

FIGURA nr. 5.5

Algoritmul de calcul U0

U1=Uref*R4/R3+R4 ; U1=7.15V*2.4K/4.9K+2.4K=2.3V

U0=U1(1+R1/R2) ; U0MIN=U1(1+0/R2)=U1 U0MAX=U1(1+22K/2K)=27.6V

Pentru : IMAX=1A, avem: RSC=UBE/IMAX=0.65V/1A=0.65

Observație: În schemele prezentate limitarea curentului de ieșire se obține prin cea mai simplă și cea mai utilizată metodă: Pentru curent maxim pe rezistorul exterior Rsc se dezvoltă o cădere de tensiune egală cu tensiunea de sesizare, care declanșează procesul de limitare.

În condiții de scurt circuit a ieșirii la masă, curentul de ieșire rămâne la valoarea maximă, Isc.

Mărimi limită

Mărimile limită și caracteristicile principale ale circuitului βA723 sunt:

Uimax=40V, pentru βA723C Uimax=30V ;

Curentul maxim de încărcare a ieșirii de referință: Imax=15mA;

Rezistența termică joncțiune-mediu ambiant este Rja=200˚C/W ;

Tensiunea de referință: Uref=6,8…7,5V;

Gama temperaturii mediului pentru funcționarea normală: 0…+70˚ ;

Temperatura maximă a joncțiunii tjmax=125˚C.

5.4. Concluzii la partea practică

Problematica surselor de alimentare cu energie electrică a circuitelor și aparatelor electronice necesită un interes deosebit în perspectiva evoluției industriei electronice și implicit în modernizarea aparaturii din acest domeniu.

Indiferent de tipul sursei de energie folosită, consumatorul trebuie alimentat cu o tensiune și un curent de o anumită valoare (mărime), iar această mărime trebuie menținută în limitele determinate de parametrii de funcționare ai circuitului sau ai aparatului respectiv. Pentru aceasta se utilizează într-o primă etapă redresorul pentru a transforma tensiunea de la valoarea oferită de rețeaua electrică națională, respectiv 220V pentru uz la scară largă, pentru ca mai apoi să folosim stabilizatoare de tensiune, respectiv stabilizatoare de curent.

Redresarea și stabilizarea tensiunii constituie una dintre verigile importante ale lanțului de alimentare cu energie electrică a aparaturii electronice.

În acest context, spre a se reliefa întreaga gamă de caracteristici și utilizări în domeniu, s-a apreciat utilă punerea la îndemâna utilizatorilor, cititorilor, în lucrarea de față a unui redresor și a unui stabilizator, care să ofere o privire de ansamblu.

CONCLUZII

Alimentarea cu energie electrică a constituit și va constitui în continuare una din problemele ce trebuie avute în vedere pentru funcționarea în condiții și la parametrii optimi a tehnicii de transmisiuni.

În funcție de tipul acțiunii militare desfășurate, de tehnica militară utilizată, alimentarea cu energie electrică se poate executa de la o stație de electroalimentare fixă, cum este rețeaua electrică națională, sau de la o stație de electroalimentare mobilă, cum este cazul grupului electrogen.

Stațiile de electroalimentare mobile se constituie ca surse de energie independente și oferă posibilitatea folosirii lor în vederea alimentării cu energie a tehnicii de transmisiuni ce desfășoară activități din mișcare. De asemeni aceste surse independente pot înlocui pentru o perioadă prestabilită de timp rețeaua electrică națională în cazul ieșirii acesteia din parametrii optimi de funcționare.

Pe timp de pace cel mai des utilizate sunt stațiile de electroalimentare fixe, ce presupun existența rețelei electrice naționale.

Sistemul de alimentare din componenta staționară a S.T.A.R. prezintă și o variantă alternativă utilizând două grupuri electrogene ce intră în funcțiune atunci când rețeaua națională cade.

Pe timp de război, având în vedere faptul că stațiile de electroalimentare fixe sunt vulnerabile în fața acțiunilor inamice, se utilizează cu preponderență surse de energie independente cum sunt grupurile electrogene ce presupun mobilitate, adaptare.

Spre deosebire de stațiile de electroalimentare mobile, cele fixe au o dispunere de așa natură încât accesul la rețea nu se poate face din orice punct de pe teritoriu, multe din acțiunile forțelor proprii desfășurându-se departe de aceste rețele de energie electrică.

Scopul existenței sistemului de electroalimentare este de a alimenta consumatorii cu energie electrică, în mod corespunzător. Pentru a satisface acest deziderat sistemul trebuie să răspundă la următoarele cerințe:

să prezinte siguranță în alimentarea consumatorilor la un nivel suficient de ridicat;

să asigure un produs (energia electrică) de calitate bună;

să respecte celelalte cerințe suplimentare impuse sistemului electroenergetic de către mediul și condițiile exterioare sistemului.

Un sistem de electroalimentare performant, pentru a oferii produs (energie electrică) la o calitate superioară și pentru a evita unele inconveniente în legătură cu ieșirea din parametrii nominali de funcționare a rețelei, este indicat să utilizeze atât stații de electroalimentare fixe cât și mobile, acestea completându-se reciproc.

NOTĂ

(1) Generalități privind stabilizatorul de tensiune

O definiție sumară a stabilizatorului de tensiune ar fi: un bloc ce primește o tensiune la intrare, debitând o tensiune la ieșire.

În continuare se va explica pe larg cum funcționează un stabilizator, condițiile pe care trebuie să le îndeplinească acesta.

Un sistem electronic supus acțiunii unui ansamblu de semnale de intrare furnizează la ieșire o serie de semnale cu caracteristici electrice variabile în timp.

Menținerea stabilă în timp a caracteristicilor electrice ale unui semnal la ieșirea unui sistem, în condiții de variație în domeniile specificate ale semnalelor de intrare se asigură printr-un proces de stabilizare a semnalului respectiv.

Aparatul sau dispozitivul electronic care realizează funcția de stabilizare a parametrilor unui semnal poartă numele de stabilizator.

În funcție de tipul mărimii fizice care caracterizează semnalul de intrare, stabilizatoarele pot fi de tensiune (continuă sau alternativă), de curent, de frecvență, etc.

Un stabilizator de tensiune continuă este un cuadripol care menține tensiunea de ieșire în limite foarte strânse (teoretic constantă), indiferent de variația tensiunii de intrare, a curentului prin sarcină sau a variației de temperatură a mediului ambiant, în domeniile specificate prin standard sau norme tehnice.

Clasificarea stabilizatoarelor de tensiune

Stabilizatoarele de tensiune se pot clasifica în mai multe moduri astfel:

– În funcție de modul de acționare a elementului regulator distingem:

stabilizatoare cu acțiune continuă (stabilizatoare liniare) la care elementul regulator funcționează continuu.

stabilizatoare în comutație la care elementul regulator funcționează în regim de comutație, încărcând un element de acumulator (un condensator) care furnizează tensiunea de ieșire pe sarcină pe durata pe care încărcarea condensatorului este întreruptă.

– În funcție de modul de conectare al elementului regulator în raport cu sarcina, stabilizatoarele de tensiune se împart în:

stabilizatoare de tip serie

stabilizatoare de tip paralel

– În raport cu metoda de stabilizare există două tipuri principale de stabilizatoare:

stabilizatoare în buclă deschisă (parametrice)

stabilizatoare în buclă închisă (cu reacție)

– După posibilitatea de ajustare a nivelului tensiunii de ieșire oferită utilizatorului, stabilizatoarele se clasifică în:

stabilizatoare de tensiune variabilă, care permit ajustarea tensiunii de ieșire intr-un domeniu specificat

stabilizatoare de tensiune fixă, care furnizează la ieșire un singur nivel de tensiune cu o precizie specificată

– După polaritatea tensiunii de ieșire permite clasificarea în:

stabilizatoare de tensiune pozitivă

stabilizatoare de tensiune negativă

– În funcție de puterea disipată maximă admisă se disting următoarele tipuri:

stabilizator de mică putere Pmax< 1 W

stabilizator de medie putere 1 W < Pmax < 15 W

stabilizator de mare putere Pmax > 15 W

Condiții impuse stabilizatoarelor de tensiune:

stabilitate la variații ale tensiunii de intrare;

tensiunea de ieșire trebuie să se modifice cât mai puțin la creșterea temperaturii;

tensiunea de ieșire trebuie să se modifice cât mai puțin la modificarea curentului absorbit de sarcină;

protecție pentru scurt circuit la ieșire;

protecția la supraîncălzire;

protecția la conectarea unei tensiuni inverse la ieșire sau a unei tensiuni mai mari;

BIBLIOGRAFIE

Regulamente, instrucțiuni, manuale:

1. T-2a1, Instrucțiuni pentru descrierea și exploatarea stației radio R-1230.

2. T-2g1, Instrucțiuni pentru descrierea tehnică și exploatarea stației

R-1300.

3. T-2g6, Manual pentru descrierea și exploatarea stației radio R-1071.

4. T-2g7, Manual pentru descrierea și exploatarea stației radio PANTHER

2000V.

5. T-2g8, Manual privind descrierea și exploatarea stației radio JAGUAR V

6. T-2ja, Instrucțiuni pentru descrierea și exploatarea stației radio R-1260.

7. T-3f1, Instrucțiuni pentru descrierea și exploatarea grupurilor

electrogene tip AB-2-0/230 și AB-4T/230 și motoarelor tip UD-1 și

UD-2, Editura Militară, București, 1964.

8. T-9c1, Manual pentru descrierea și funcționarea sistemelor de

electroalimentare al centrelor de transmisiuni din rețeaua

S.T.A.R., Editura Militară, București,1999.

9. T-11s, Instrucțiuni pentru descrierea și exploatarea surselor chimice de

curent folosite în aparatură și autospecialele de transmisiuni,

Editura Militară, București, 1969.

10. HARRIS, Stația radio portabilă RF-5800H.

11. Sistemul radio vehicular/staționar de 150W, RF-5800H/150W. Manual

de instalare/întreținere.

Cărți:

1. Alecu, Emil, Gheorghie, Valentin, Aplicații practice de bazele

electrotehnicii, Editura Academiei Militare, București, 1982.

2. Antoniu, Ion, Bazele electrotehnicii, Editura Didactică și

Pedagogică, București, 1974.

3. Bodoevici, N., Electrotehnică și măsurări electrice, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1980.

4. Bogdan, Octavian, Dispozitive și circuite electronice, Editura A.F.T., Sibiu,

2000.

5. Cioc, Ion, Transformatorul electric. Construcție. Teorie. Proiectare.

Fabricare. Exploatare, Editura Scrisul Românesc, Craiova, 1989.

6. Claudescu, Gheorghe, Tomuța, Octavian, Acumulatoare electrice.

Întreținere și reparare, Editura Tehnică, București, 1977.

7. Dâmboiu, Eugen, Electrotehnică și mașini electrice, Editura

Didactică și Pedagogică, București, 1979.

8. Gheorghițoui, Nicolae, Mașini și surse electrice, Editura Academiei Militare, București, 1979.

9. Michescu, Ion, Iacob, Petru, Electrotehnica și surse de electroalimentare,

Editura Militară, Sibiu,1978.

10. Rațiu, Gheorghe, Bazele electrotehnicii și mașini electrice, volumul II,

Editura A.F.T., Sibiu, 2000.

11. Rațiu, Gheorghe, Jurcă, L., Electrotehnică și surse de electroalimentare,

Editura A.F.T., Sibiu,1999

12. Stratulat, Mihai, Instalații de alimentare cu benzină, Editura

Militară, București, 1990.

Reviste:

1. Almanah Tehnium, Editura Scânteia, București, 1990.