Интеллектуальный управляемый коммутатор постоянного тока

Интеллектуальный управляемый коммутатор постоянного тока обеспечивает электроэнергией потребителей постоянного тока, с возможностью удаленного управления питанием (включение, выключение, перезапуск по питанию подключенного оборудования). В данном устройстве применяется технология удаленного проведения контрольного цикла разряда/заряда аккумуляторных батарей отдельно для каждой группы, с возможностью передачи информации об аккумуляторных батареях управляющему персоналу. Данное устройство имеет возможность использоваться совместно с электропитающими установками постоянного тока. Одновременное обслуживание потребителей - 10 объектов, диапазон рабочих температур - от минус 5 °С до 70 °С, верхний предел относительной влажности воздуха 85 %, наработка на отказ - 150000 ч, диапазон входного-выходного напряжения постоянного тока - 42-54 В, КПД - не менее 92%. Ключевыми преимуществами разрабатываемого интеллектуального управляемого коммутатора постоянного будет является проведение удаленного цикла разряда/заряда аккумуляторных батарей отдельно для каждой группы (особенно актуально для потребителей, находящихся на удаленном расстоянии в том числе в труднодоступных местах), а также возможность комплектации под нужды заказчика. По остальным параметрам разрабатываемое устройство сопоставимо с аналогами. Основные преимущества интеллектуального управляемого коммутатора постоянного тока включают: 1. Энергоэффективность: Коммутаторы позволяют снизить энергопотребление, что приводит к экономии затрат на электроэнергию. 2. Повышение производительности: благодаря интеллектуальному управлению, коммутаторы обеспечивают улучшенную надежность сети. 3. Простота управления: Коммутаторы обладают интуитивно понятным интерфейсом, что облегчает процесс управления сетью и устранения неполадок. 4. Гибкость конфигурации: Коммутаторы предлагают широкий спектр опций для настройки и адаптации к различным требованиям бизнеса. 5. Долговечность: Коммутаторы обычно обладают высокой степенью надежности и долговечности, что делает их идеальным выбором для промышленных и коммерческих приложений. Описание оборудования 1.1. Конструктивная часть и покраска. С конструктивной точки зрения, управляемый коммутатор постоянного тока представляет собой металлический корпус исполнения стандарта 19 дюймов. Предполагаемая высота корпуса составит 2U (88,9 мм), но может быть изменена в зависимости от технического задания на разработку устройства. Для защиты корпуса изделия от воздействия окружающей среды, предусматривается его покраска. В связи с недостатками полимерного покрытия (наличие разводов, излишняя подвижность состава во время нанесения на поверхность, выцветание оттенка, длительная подготовка к нанесению, длительное высыхание) предполагается применять порошковую покраску изделия. К преимуществам порошковой покраски относятся: отсутствие в составе токсичных, огнеопасных растворителей, готовность к применению, отсутствие требований по колеровке и контроля вязкости, долговечное, прочное, стойкое покрытие, меньший расход в сравнении с полимерной краской, ударопрочность, высокая антикоррозийная защита, нанесение порошковой краски в один слой, быстрое затвердение (30-60 минут). 1.2. Контроллер. В качестве микроконтроллера интеллектуального коммутатора постоянного тока, служащего для диагностики, мониторинга и управления было принято решение использовать микроконтроллер отечественного производства, ООО «Миландр» на базе микросхемы 32-разрядного однокристального микро-ЭВМ с памятью Flash-типа серии 1986ВЕ9х. Микроконтроллеры работают на частоте до 80 МГц. Они оснащены различными периферийными устройствами, включая контроллер USB интерфейса со встроенным аналоговым приемопередатчиком, который поддерживает скорости передачи 12 Мбит/с (Full Speed) и 1,5 Мбит/с (Low Speed), а также стандартные интерфейсы UART, SPI и I2C. Микроконтроллеры также имеют контроллер внешней системной шины, что позволяет им взаимодействовать с внешними микросхемами статического ОЗУ и ПЗУ, NAND Flash-памятью и другими внешними устройствами. Микроконтроллеры содержат три 16-разрядных таймера с 4-мя каналами схем захвата и ШИМ с функциями формирования «мертвой зоны» и аппаратной блокировки, а также системный 24-х разрядный таймер и два сторожевых таймера. Кроме того, в состав микроконтроллеров входят два 12-разрядных высокоскоростных (до 0,5 Мвыборок/с) АЦП с возможностью оцифровки информации от 16 внешних каналов и от встроенных датчиков температуры и опорного напряжения, два 12-разрядных ЦАП, встроенный компаратор с тремя входами и внутренней шкалой напряжений. Встроенные RC генераторы HSI (8 МГц) и LSI (40 кГц) и внешние генераторы HSE (2…16 МГц) и LSE (32 кГц) и две схемы умножения тактовой частоты PLL для ядра и USB интерфейса позволяют гибко настраивать скорость работы микроконтроллеров. Архитектура системы памяти за счет матрицы системных шин позволяет минимизировать возможные конфликты при работе системы и повысить общую производительность. Контроллер DMA позволяет ускорить обмен информацией между ОЗУ и периферией без участия процессорного ядра. 1.3. Коммутационные аппараты подключения потребителей постоянного тока. В качестве устройств, служащих для подключения потребителей к питанию постоянным током =48В предполагается применение контакторов постоянного тока или твердотельных реле постоянного тока. Твердотельные реле построены на полупроводниковых элементах и силовых ключах, таких, как симисторы, биполярные, или МОП-транзисторы. В отличие от контакторов, твердотельные реле не требуют особого обслуживания. К примеру, они не нуждаются в очистке контактной группы, так как само понятие «контактная группа» у твердотельных реле отсутствует. Преимущества твердотельных реле перед электромагнитными реле и контакторами: - меньшие габариты; - отсутствие шума и вибрации; - отсутствие искрения; - постоянное выходное сопротивление, неизменное в течение срока эксплуатации. Управление исполнительными устройствами подключения нагрузки (твердотельные реле) предусматривается с помощью контроллера управляемого коммутатора постоянного тока. При этом, в устройстве предусматривается мониторинг потребляемого тока на каждой линии, напряжения на линии, с выдачей информации на контроллер устройства, и её передаче оперативному персоналу или диспетчеру. 1.4 Токоизмерительные шунты. С целью мониторинга, защиты и управления, на линиях потребителей постоянного тока принято решение по установке токоизмерительных шунтов. Показания, получаемые от токоизмерительных шунтов передаются на контроллер интеллектуального управляемого коммутатора постоянного тока и, в случае нарушения нормального режима работы, например, превышение потребляемого тока свыше заданных пределов (перегрузка) или многократного превышения потребляемого тока (короткое замыкание), контроллер в автоматическом режиме отключает потребителя от питания постоянным током и передаёт информацию управляющему персоналу или диспетчеру для принятия дальнейших решений. При прочих равных характеристиках, предполагается использовать токоизмерительный шунт 75ШСМ.М, номиналом 50А, в связи с меньшей массой. Номинальное напряжение токоизмерительного шунта – 75мВ. Контроль напряжения на шинах постоянного тока. Измерение напряжения на шинах постоянного тока предусматривается напрямую с контроллера интеллектуального управляемого коммутатора постоянного тока. Диапазон измерений составляет 18-75В постоянного тока. 1.5 Клеммы для подключения вводных и отходящих линий. В качестве клеммных зажимов для подключения вводных и отходящих кабельных линий предполагается использовать зажимы типа «Anderson power PP75» представленные на рисунке 5, или соединители серии «СПМ», отечественного производства АО НПО «КАСКАД» . Рассматриваемые зажимы представляют собой разъёмное соединение типа «папа-мама». Одна часть разъёма предусматривается с установкой стационарно, «на плату» внутри корпуса коммутатора постоянного тока. Ответная часть разъёма монтируется на приходящий питающей кабель. При этом, для интеллектуального управляемого коммутатора постоянного тока в исполнении высотой 1U, диапазон сечений вводных кабельных линий составит до 25 мм2, а диапазон сечений отходящих кабелей составит до 10 мм2.