Távközlési, 48 VDC áramellátás

A távközlési rendszerek tradicionálisan 48 VDC, azaz 48 V névleges feszültségű, egyenáramú tápellátást igényelnek. Kisebb mértékben használatosak egyéb DC illetve AC tápszültségek is, jelen anyagban a 48 VDC rendszerekkel foglalkozunk. A DC rendszerek kiegészíthetők inverter egységgel, az ilyen vegyes rendszerekkel külön bejegyzésben foglalkozunk.

DC Áramellátás elvi kapcsolási rajza

A 48 VDC tápellátás működése

A hálózati AC feszültséget az egyenirányítók megfelelő szintű és minőségű DC feszültséggé alakítják, majd a DC gerincen keresztül töltik az akkumulátorokat és táplálják a fogyasztói elosztóra csatlakozó DC fogyasztókat.

Hálózati táplálás kiesése esetén a DC fogyasztók az akkumulátorokból kapnak táplálást mindenféle átkapcsolás nélkül.

A hálózati táplálás helyre állása esetén a fogyasztók újra a töltőkről kapnak ellátást és ezzel párhuzamosan megindul az akkumulátorok visszatöltése. A táprendszer jellemzően földelt pozitív rendszerű.

AC tápcsatlakozás és elosztás

A hálózati táplálás fázisszáma az alkalmazott egyenirányítók típusától függ. Zömmel az egyfázisú egyenirányítók jellemzőek, esetükben választhatunk egyfázisú vagy háromfázisú AC táplálást, ahol az utóbbi esetben az egyfázisú egyenirányítók a három fázisra kerülnek szétosztásra.

Nagyteljesítményű egyenirányító modulok háromfázisú táplálást igényelnek, itt nem használhatunk egyfázisú tápmegoldást.

Az AC csatlakozás része lehet a túlfeszültség védelem. Mivel a modern egyenirányító modulok HotSwap, azaz üzem közben ki-be csatlakoztatható rendszerűek, nem igénylik a le és felkapcsolást, ezért a főkapcsoló és a modulok védelmi megszakítóinak elhelyezése történhet a DC rendszer-szekrényen kívül is.

Egyenirányítók a 48 VDC rendszerben

Az egyenirányítók vezérelt, programozható kapcsoló üzemű tápegységek, a távközlési specifikációnak megfelelő minőségű kimenő feszültséget szolgáltatnak. Jellemzően HotSwap rendszerűek, azaz üzem közben ki- és becsatlakoztathatók, nem kell őket előtte lekapcsolni vagy csatlakoztatás utána felkapcsolni.

Programozható funkciók révén a kimeneti paraméterek és az aktuális funkciók, például aktív vagy standby = tartalék állíthatók, az egyenirányító modulok a saját állapotukról és az egyes be és kimeneti értékekről adatot szolgáltatnak a rendszervezérlőnek.

Az egyenirányítók a beprogramozott paramétereket szolgáltatják, ha a rendszervezérlővel való kapcsolatuk megszakad, így vezérlő hiba esetén is működik tovább az áramellátás.

Az egyenirányító modulok „lejtő” kimeneti karakterisztikája természetes terhelés osztást valósít meg, ami akkor is működik, ha a vezérlő által szabályozott aktív osztás nem működik. Többek között ennek okán nem megengedett egy rendszeren belül tartósan eltérő teljesítményű modulokat használni.

Kimeneti karakterisztikájuk lehet állandó kimenő áramú, de a modernebbek állandó kimenő teljesítményű karakterisztikával működnek. Ez utóbbi esetben egy áramkimaradás után nagyobb modul áram áll rendelkezésre az akkumulátorok gyors visszatöltésére, így kevesebb modullal lehet az adott feladatot megvalósítani.

A rendszer teljesítmény, Pmax = maximális kiépítés meghatározásakor – azaz maximálisan mennyi és milyen egyenirányító modul legyen a rendszerbe beépíthető – kellő előrelátással kell eljárni.

P_max = P_aktfogy + P_fogybőv + P_akkumax + P_redundancia

ahol:

• P_aktfogy = aktuális fogyasztás,
• P_fogybőv = tervezett vagy várható maximális fogyasztás bővülés,
• P_akkumax = a várható legnagyobb kapacitású akkumulátor visszatöltési teljesítménye,
• P_redundancia = a redundáns modulszám (1, 2, …) x modul teljesítmény.

A kezdeti, induló kiépítés lehet kevesebb mint P_max, a bővítés egyszerű és gyors.

DC gerinc sínezés

A DC rendszer gerinc sínezése alapvetően meghatározza, hogy maximálisan mekkora rendszeráram engedhető meg, azaz meddig lehet a rendszert bővíteni.

Ezt a paramétert kellő előrelátással és ráhagyással kell specifikálni! A DC gerinc áramképességét utólag növelni nem lehet, néhány ritka, speciális esetet leszámítva.

Akkumulátorok a 48 VDC tápellátásban, akkumulátor fogadás és LVD opció

Az akkumulátor a rendszerben az energiatároló arra az esetre, ha kimarad a hálózati táplálás. Távközlési rendszerekben jellemző a kettő vagy több ág akkumulátor használata. Több ág használata esetén üzem közben végrehajtható az ellenőrzés és az esetleges hiba javítás az egyik ágon.

Az akkumulátor fogadás áganként szakaszolható védelemmel történik, ami lehet kismegszakító, helytakarékos vagy nagyobb áramok esetén olvadó biztosító.

Értéke: I_af > I_rmax / (Na-1)

ahol:

• I_af = akkumulátor ág biztosítási áram,
• I_rmax = maximális rendszeráram akku üzemben,
• N_a = akkumulátor ágak száma.

Az LVD funkció a mélykisütés védelem, ami egy opcionális funkció. Megakadályozza, hogy hosszú hálózat kimaradás esetén a nagy értékű akkumulátorok mélykisütését és azt, hogy ezáltal esetleg tönkremenjenek.

Fogyasztói DC elosztó, LVLD opció

A fogyasztói védelmek és csatlakozási pontok, lehetnek egyedi és/vagy csoportos, és kismegszakítós és/vagy olvadó biztosítós. Igényesebb kialakításban az olvadó biztosítósak szakaszolható kivitelűek. A fogyasztói elosztó mérete erősen befolyásolja a rendszer méretét.

A fogyasztói leágazások maximális számát – amelyben figyelembe vételre kerülnek a jövőbeni bővítési lehetőségek is – kellő előrelátással és ráhagyással kell specifikálni. Gyakori hiba, hogy a kezdeti „spórolósra” sikerült specifikáció miatt a fogyasztók működését veszélyeztető zsúfolt „egymásra” kötések alakulnak ki.

A csoportos, vagy nagyobb áramú leágazások lehetőséget biztosítanak, hogy az áramellátó rendszeren kívül lehessen a leágazások számát bővíteni.

Az LVLD funkció a részleges fogyasztói csoport leoldást jelenti, opciós funkció. A lényege, hogy a kijelölt kevésbé fontos fogyasztói csoportokat korábban le lehet kapcsolni egy hálózat kimaradás esetén, ami által a bennmaradó fogyasztók áthidalási ideje megnövekszik.

48 VDC rendszervezérlő

A modern távközlési áramellátó rendszerek elengedhetetlen eleme. Megfelelő kialakítás esetén az áramellátó rendszer alapfunkciói nélküle is üzemelnek, így nem képeznek közös hibapontot a rendszerben.

A rendszervezérlő feladata az egyes funkciók vezérlése, a kommunikáció és a hibajelzés.

Kommunikál és vezérli az egyenirányítókat, méri az áramokat, feszültségeket és hőmérsékleteket, felügyeli az akkumulátor és fogyasztói biztosítókat, vezérli az LVD és LVLD funkciókat.

Szerteágazó áramellátási feladatot valósít meg, például:

• hatásfok optimalizálás,
• redundancia felügyelet vagy
• sokrétű akkumulátor funkciók:
  • áthidalási idő felügyelet, vagy
  • ellenőrzött kisütéses teszt támogatott üzemben.

Programozható hibajelző kontaktusok révén egyszerű felügyelethez csatlakozást biztosít, de a LAN és SNMP funkciók által felsőszintű felügyeleti rendszerekhez is tud kapcsolódni, és nem igényel külön szoftvert a kezelése.