通信电源概述

目录
第一章电工学常识 (1)
一．电路 (1)
二．欧姆定律 (1)
三．基尔霍夫定律 (1)
四．交流电 (2)
第二章通信电源系统 (4)
一．供电系统组成 (4)
二．数字通信设备对基础电源的要求 (5)
第三章开关电源 (6)
一．概述 (6)
二．爱默生PS48100/25开关电源简介 (7)
第四章蓄电池 (8)
一．作用 (8)
二．安时容量 (8)
三．简单工作原理 (8)
四．充电（正常） (9)
五．不同放电率 (9)
第五章接地及防雷系统 (10)
一．接地的必要性 (10)
二．接地系统的组成 (10)
三．接地系统分类 (10)
四．接地系统电阻值 (10)
通信机房（基站）电源及用电设备情况简介
第一章 电工学常识
一．电路 ：电流流经的路径。

是由电源（E ）负载（R ）导线及控制保护设备。

如图1
图1
1． 电源：是一种不断的把其他形式的能量转化为电能的装置。

如电池、发电机等。

电源内部由于经能量的作
用而产生的电势差称为电动势。

断开外电路时叫电动势，闭合电路时叫端电压。

电动势的方向总是从低电位指向高电位，直流电源的电动势由负极指向正极。

直流电：方向不随时间变化的电流。

如图2
图2
2. 负载：就是用电设备，它的作用是将电能转化成其他形式的能量。

如：收（发）信机、光端机等。

3. 导线及控制、保护设备（连接、保护）
铜导线能通过电流：北方4-6A/mm 2 经济电流：2.5A/mm 2 ，熔断器的额定电流为最大负载的1.5-2倍。

二．欧姆定律
1. 局部电路欧姆定律：I=
R
U ， P=UI ， P=
R
U 2
=I 2R 。

2. 全电路欧姆定律： I=
r
R E
， E ：电源电动势，r ：内阻，R=r 时功率P 最大。

三．基尔霍夫定律
欧姆定律只能解决单电源，串并联电路中的电流、电阻、电压三者之间的关系，对于多电源的复杂电路就要用基尔霍夫定律。

1. 节点电流定律（基尔霍夫第一定律）
∑I=0
定义：在电路中每个分支叫支路，三条或以上的导线汇聚点叫节点。

基尔霍夫第一定律规定流入节点的电流等于流出节点的电流。

如图 3 ，I 3=I 1+I 2
图3
2. 回路电压定律（基尔霍夫第二定律）
∑E=∑IR 或∑E=∑U
定义：在一个闭合回路中，如果沿着任意方向绕行一周，则这个回路所有电动势的代数和必定等于该回路所有电阻压降的代数和。

如图4
图4
四．交流电
1. 交流电：大小方向随时间变化的电流称为交流电。

当交流电变化的规律按正弦函数变化时称为正弦交流
电。

2. 正弦交流电三要素
最大值（峰值）E m , 角速度ω ， 初相角φ
ω=T
2=2πf , f=ω/2π
3. 交流电的有效值：就是与它的热效应相等的直流值。

I=
2
2I m
U=
2
2U m 如图5
图5 正弦交流电波形图
4. 解析式：u=U m sin(ωt+φ0) u=2202sin(314t+30°)
我国交流电采用频率50Hz （f=ω/2π=314/2π=50），有效值220V 。

有些国家采用频率60Hz （f=ω/2π=377/2π=60），有效值110V 。

矢量表示法： A =Ae j θ
.
U m =311e j 30
=311∠30º
5. 功率因数：cos φ , 有功功率与视在功率的比值。

视在功率：在有阻抗的交流电路中，电压有效值与电流有效值的乘积。

S=UI (V A) 有功功率：电能用于做功被消耗，它们转化为势能、光能、机械能或化学能等。

P=.
I U R =IUcos φ (W)
无功功率：交流电路中，电感（电容）是不消耗功率的，它只是与电源之间进行能量交换，而没有真正消耗能量，我们把与电源交换能量的功率叫无功功率。

Q=IUsin φ
(Var)
cos φ=S
P
, 如图6.
图6 图7 三相交流电波形图
6. 三相交流电 ，如图7 E A =311sin(314t)
E B =311sin(314t-120º) E C =311sin(314t-240 º)
ABC 三相，分别用黄绿红标记，初相依次落后120 º ，相电压220V ，线电压380V 。

三相四线制： L 1 L 2 L 3 N 或A B C N 黄 绿 红 蓝
三相五线制： L 1 L 2 L 3 N E 或A B C N 黄 绿 红 蓝 黄绿 架空裸线：西二，北二 为零（四根线） 温度换算：℃=
9
5（℉-32） ℉=5
9℃+32
第二章 通信电源系统
一．供电系统组成
直流电源由基础电源和机架电源组成。

如图8
图8
基础电源：整流器、蓄电池、监控和配电设备组成。

供电系统可分为集中供电和分散供电。

1． 集中供电：供电设备集中，负载集中。

优点：由于电源设备集中在电力机房内，因而供电容量大，无需考虑兼容问题，供电设备的干扰也不会影响主通信设备。

缺点：1)设备体积大，重量重，土建工程大，同时由于负载集中，若局部出现障碍影响全局。

2）馈电线截面积大，且随着扩容而增大，造成安装困难，消耗铜材太多，且线路压降大。

另：汇流排或户内母线表面涂漆，主要是为了降温。

例：允许压降0.5V ，负载1000A ，线长30m ，铜材导线，求导线的截面积？
（ρ=1.67×10-8 Ω m ） 解：R=
I
U =
1000
5.0=5×10-4
Ω
∵ R=ρ
∙
S
L ∴ S=ρ∙
R
L
S=1.67×10-8 ×30／5×10-4 =10.02×10-4㎡=1002㎜2
需用11㎜×100㎜铜排。

3）需加滤波设备，保证电力设备产生的电磁干扰无法进入通信设备。

2.分散供电：供电设备有独立于其他供电的设备的负载，即负载分散或电池与负载都分散。

如图9
图9
优点：1）占地面积小，节省材料。

2）节能降耗。

3) 运行维护费用低。

4）供电可靠性高。

二．数字通信设备对基础电源的要求
1.对供电质量的要求
1)电压波动、杂音电压、瞬变电压、衡重杂音等。

2)电源不允许瞬时中断。

3)供电设备自身工作性能要好，做到少人或无人维护。

2. 电压：-48V(-43V~58V 根据设备不同)
-43V为电池终止电压，一次下电为-44.5V（单节电池1.85V）
二次下电为-43.2V（单节电池1.80V）
1) 浮充电压：当市电正常时，由整流器供电，同时也给蓄电池一个微小的补充电流，这种供电方式
叫浮充，这时整流器输出的电压叫浮充电压。

为什么要浮充，因为电池有自放电。

浮充电压的大小根据蓄电池出厂说明书来调整，一般为
2.23~2.27V，如光宇为2.24V（5
3.76V）。

按充电方式分为：全浮充（始终并联）
半浮充（机动车启动电瓶，启动时放电，运行时浮充）
充放式（矿灯等）
2）均衡电压：为了使蓄电池储备足够的能量，视需要升高浮充电压，使流入电池的补充电流增加，这种供电方式称为均衡充电，这时整流器输出电压叫均衡电压。

一般为56.4V(2.35V×24)
3.对整流器的要求
1．杂音电压小
2．稳压精度高
3．可靠性高
4．稳压限流性能
5．均分特性
6．软启动
7．检测、监控、保护
另有：限流，限压
4.蓄电池要求
1）具有防酸隔爆性能
2）使用容量大，大电流放电性能好
3）勿需初充电
4）采用低压限流充电技术
5）少维护或免维护
另：环境要求：温度15~25℃湿度30~70%
第三章开关电源
一．概述
1.组成：工频滤波、工频整流、功率因数校正、直流—直流变换和输出滤波。

如图10 开关电源的基本
组成图(主电路)
在功率一定时，变压器铁心的截面积与频率成反比。

工作频率由50Hz升高到50KHz,变压器体积大大缩小。

2.分类：PWM(脉宽调制)
谐振型
图10
3.优点：1）重量轻，体积小2）效率高（大于90%）
3）功率因数高4）稳压精度高（达0.2%）
5）噪声低6）维护方便（模块化）
7）可靠性高8）扩容方便
9）便于集中监控10) 对交流输入要求低
11）自动化程度高，具有智能设备性能
4. 电路原理
1）L1、C1和L2、C2组成带通滤波器
2）工频整流，形成脉动直流。

3）功率因数校正，由于电容充电慢，所以电容上的电压如图10，当电容电压高于整流出的电压时，电容供电，二极管截止，所以只有整流出的电压高于电容电压时，才供电为尖脉冲。

当电容电压高于整流出的电压时让VT B导通（PWM电路控制），电容电压低于整流出的电压时让VT B 截止，，从而提高功率因数。

4）直流—直流变换
当0~t1时，VT1 、VT4 导通，VT2 、VT3 截止。

当t1~t2时，VT1 、VT4截止，VT2、VT3导通.依此类推，形成方波。

如图11
图11
变压器将高频方波变为更加平滑的脉动直流。

由于变压器工作在高频，通过改变t1~t4的导通时间改变频率(由PWM控制) ，体积大大缩小（E=4.44BfS, E、B不变，则f↑→S↓），工作在高频下不会产生烦
人的交流声。

5）直流滤波：频率由50Hz 升高到50KHz（设），电感电容都大大减小。

二．爱默生PS48100/25开关电源简介
整流模块:HD48/25 （电压48V，额定电流25A）（最多可加4个）
控制模块：主控板（CPU板）、交流检测板、直流检测板、故障板、通信板、显示板等。

爱默生PS48100/25开关电源在小型支局、基站等负荷小、用电设备少的情况下，非常适用。

它将开关电源和直流配电屏安装在一个机柜内。

如图12，图13
图12
图13
第四章蓄电池
一．作用：1. 平时滤波
2. 停电时供电
二．安时容量（蓄电池的容量）
就是蓄电池的蓄电能力，通常以充足电后蓄电池放电到规定的终了电压时所能供应的电量叫做蓄电池的容量。

三．简单工作原理
放电：负极：Pb －2e →Pb2+
Pb2+ + SO42- →Pb SO4
正极：Pb4+ + 2e →Pb2+
Pb2+ + SO42- →Pb SO4
所以电子从负极流向正极，即电流从正流向负（在外电路中）。

如图14
充电：负极：Pb2+ + 2e →Pb
正极：Pb2+ －2e →Pb4+
Pb4+→Pb O2
放电时，生成Pb SO4 析出，H2 SO4 减少，比重降低。

充电时，Pb SO4 减少，H2 SO4 增多，比重升高。

图14
四．充电（正常）
1．浮充：限流0.15C10（A）
2. 限流恒压充电，限流为0.15C10（A）~0.25C10（A）
3. 均充：单独向负载供电15分钟以上，或电池深放电后容量不足，正常浮充三个月到半年，要进行均充。

放电后充电应立即充电，不能超过24小时再充电。

五．
3/4额定容量）如表1.表2
表2
表1
最大放电电流30I10。

容量测试时最好不超过C10，可根据情况定。

第五章接地及防雷系统
一．接地的必要性
接地系统是通信电源系统的重要组成部分，它不仅直接影响通信的质量和电力系统的正常运行，还起到保护人身和设备安全的作用。

二．接地系统的组成
1.地：接地系统中所指的地，即
一般的土地，不过它有导电特
性，并且有无限大的容电量，
可以用来作为良好的参考点
位。

2.接地体（或接地电极）：为使
电流入地扩散而采用的与土
地成电气接触的部位。

3.接地引入线:把接地电极连接到地线盘（或地线汇流排）上去的导线。

4.地线盘（或地线汇流排）：专供接地引入线汇集连接的小型配电板或母线汇流排。

5.接地配线：把必须接地的各个部分连接到地线盘上去的导线。

6.接地系统：由以上组成的总体称为接地系统。

7.电气设备或金属部件对一个接地系统的连接称为接地。

三．接地系统分类
1.直流接地系统：作用：1）用大地作通信回路。

2) 用大地作供电回路。

3）减少杂音电压。

4）以大地作参考零电位。

5）防腐蚀。

2. 交流接地系统
3. 防雷接地系统
四．接地系统电阻值
中继线100对以下：保护地（PGND）< 10Ω
工作地（GND）<3Ω,万门以上GND <1Ω
防雷地< 10 Ω
66KV或110KV变压器零线接地<4 Ω
设：如果采用管型（直立），土壤电阻率测得ρ=40，管D=4.0吋，管长L=2.5m ，沟深t=1.75m，管距a=5m ，一字排列。

由于R N =143/(9.9+11.05N), R N=1=6.825Ω, R N=2=4.469Ω, R N=3=3.32Ω, R N=4=2.643Ω。

由于4.0吋镀锌钢管4米长一根（2.5米长4根是10米），所以需要3根4吋管。

40×4（mm）镀锌扁钢每根6m长（需16m），需3根如图15
图15
11。