Alimentación de Equipos en Redes de CATV

Presentación del tema: "Alimentación de Equipos en Redes de CATV"— Transcripción de la presentación:

1 Alimentación de Equipos en Redes de CATV
Ing. Juan Ramón Garcia Bish

2 Agenda Técnicas para alimentación de equipos en redes de CATV.
Diferentes tipos de fuentes de alimentación. Métodos de inserción de la alimentación. Cálculos de Diseño. Nuevas exigencias para la alimentación de redes

3 Técnicas para alimentación de equipos en Redes de CATV
Alimentación centralizada Desde un punto central se trata de alimentar todos los equipos (típica de los sistemas telefónicos) Ventaja : Fácil de respaldar con grupo electrógeno y bat Desventaja: Gran manejo de energía en un solo punto. Alimentación distribuida Multiples fuentes de alimentación distribuidas Ventaja : Fuentes de alimentación mas pequeñas Desventaja : Múltiples puntos de falla . Alimentación local Una fuente de alimentación individual para cada equipo No se utiliza.

4 Tipos de Alimentación Alimentación de Corriente Continua Facil de generar y transportar No se utiliza por problemas de corrosión Alimentación senoidal de Corriente Alterna Fácil de generar y transportar (transformador) Mala regulación de línea y falta de protecciones. Alimentacion cuasi-cuadrada de Corriente Alterna Fuente ferro-resonante pesada y de bajo rendimiento - Buena regulación y protección ante cortos y transit Buena para implementar sistemas tipo standby

5 Fuentes de alimentacion Onda Cuasicuadrada
Tensión de salida típica 60 a 90 Veficaces En algunos sitios la legislación local la limita por problemas de seguridad y riesgo electrico Dos tipos básicos : Fuentes sin respaldo, solo ferroresonante Fuentes con respaldo, tienen inversor y baterias. Dos tipos de fuente con respaldo : Standby, inversor normalmente inactivo UPS, inversor trabaja permanentemente

6 Fuentes Ferroresonantes

7 Fuentes Ferroresonantes Características
Estabiliza la tensión de salida frente a variaciones de la tensión de entrada y de la carga Valor tipico de variación de la tensión de salida /- 4% frente a variaciones de +/- 15% en la tensión de entrada y variación entre 20% y 100% de carga. Atenuación de picos de tensión, transitorios y ruido de RF presente en la entrada. Atenuación primario secundario de 120 dB para señales de modo común y 60 dB en seales de modo diferencial. Limitación de la corriente de cortocircuito

8 Fuentes Ferroresonantes Características

9 Fuentes Ferroresonantes Valor Eficaz – Valor Medio

10 Fuentes Ferroresonantes Variación Forma de Onda

11 Fuentes Ferroresonantes Variación Lectura Tensión
Corriente de Carga Voltimetro V. Eficaz Voltímetro Standard Porcentaje de error 0 A 62.4 V 67.1 V + 7.5 % 5 A 61.3 V 65.7 V + 7.2 % 10 A 60.4 V 63.7 V + 5.5 % 15 A 59.8 V 61.4 V + 2.7 %

12 Fuentes Ferroresonantes Corriente Cortocircuito

13 Fuentes Tipo Standby Diagrama en Bloques

14 Fuentes Tipo Standby Partes Principales

15 Fuentes Tipo Standby Partes Principales
Interruptor de entrada : Permite cortar la alimentación para hacer el service y protege ante sobrecorrientes. Relay de transferencia : Desconecta el primario de la linea de alimentación. Tarjeta lógica : Contiene el circuito de control para el inversor, cargador baterias, monitoreo y transferencia. Transformador ferroresonante Capacitor Resonante Circuito inversor Cargador de baterías : Regula la corriente de carga Baterias : Tipo libre mantenimiento con electrolito gel (tip 36 VDC) Fusible de Baterias : Protege ante inv polaridad. Permite desconectar. Fusible de Salida 60 VAC : Protección ante sobrecargas y cortocircuitos

16 UPS – Inversor Off Line

17 UPS – Inversor On Line

18 Inserción de la Alimentación

19 Insertor de Alimentación

20 Alimentación en Redes Arbol y Rama
Dos posibilidades de Alimentación : Tipo “L” = Solo hacia un lado de la fuente Tipo “T” = Hacia ambos lados de la fuente. En alimentacion tipo “L” casi toda la corriente que suministra la fuente circula por el primer tramo de cable coaxil . Gran corriente = gran caida de tensión Conviene alimentar en “T” y tratar de que ambas ramas sean simetricas (igual corriente)

21 Alimentación en Redes Árbol y Rama

22 Nodos de Fibra Óptica Alimentacion Distribuida

23 Nodos de Fibra Óptica Alimentación Centralizada

24 Diseño de la Alimentación
Elementos a tener en cuenta en el diseño: Corriente requerida a la fuente Mínima tension en el activo mas alejado. Los cables coaxiles no solo atenuan la señal de RF sino que tambien poseen una resistencia de lazo (blindaje o conductor externo + conductor interno) la cual origina una caida de tensión. El consumo de los amplificadores no es constante sino que depende de la tensión de alimentación.

25 Resistencia de los Cables Coaxiles
Los cables coaxiles tradicionales no fueron pensados para transportar grandes corrientes. Su resistencia de lazo es elevada y en el caso de conductor central de aluminio esta es la dominante RG QR TX565 Central Malla Loop ohm/Km ohm/Km ohm/Km

26 Cálculo de las Caidas de Tensión VR4 = (IL4 x R4)
VR3 = (IL3 + IL4) x R3 VR2 = (IL2 + IL3 + IL4) x R2 VR1 = (IL1 + IL2 + IL3 + IL4) x R1 PT = (IL1 + IL2 + IL3 + IL4) x VT

27 Nuevas Exigencias para la Alimentación
Existe una mayor demanda de energía Se necesita mejorar la eficiencia Los nuevos servicios interactivos (telefonía) y la competencia de otros prestadores requieren incrementar la confiabilidad Nuevas exigencias para los equipos

28 Mayor Demanda de Energía
Hay mayor cantidad de equipos Los nuevos equipos tienen mayor consumo PHD reemplaza al PP (Push-Pull) Nuevos equipos tienen un hibrido por salida El hibrido de retorno es casi standard Mayor confiabilidad requiere monitoreo. Nuevos servicios requieren alimentar la terminal de abonado

29 Consumo de los Equipos 750 MHz 450-550 MHz 220-330 MHz
Troncal W W W 60 V A V A V A 90 V - 1 A Amp. Ext W W W 60 V A V A V A 90 V A Nodo W 60 V A 90 V A N.I.U W

30 Consumo de la Terminal de Abonado
Modo Standby = Esperando Comunicación % de las terminales W Cursando una comunicación % de las terminales W Haciendo sonar la campanilla del teléfono % de las terminales W Para el dimensionamiento del sistema de alimentación computar un consumo de W

31 Evolución de las Necesidades
de Energía Sector analizado : 150 Manzanas con 6000 hogares pasados Alimentación considerada : 60V-900W V-1350W BW NODOS TRK L.E N.I.U TOTAL FUENTES Qty Con Qty Con Qty Con Qty Con V 90V MHz W MHz W HFC 750MHz W HFC 750MHz W 40% telefonia HFC 750MHz W 100% telefonía

32 Necesidad de Mayor Eficiencia
Mayores consumos exigen optimizar la eficiencia . Optimizar la eficiencia de las fuentes de alimentación del sistema . Para ello se requiere mejor rendimiento y mayor capacidad de manejo de potencia. Fuentes de alimentación de mejor rendimiento en amplificadores y nodos ópticos. Utilizar fuentes de tipo conmutado (switching) en vez de lineales. Reducir la perdida de potencia en los conductores de energia. Utilizar coaxiles con conductor central de cobre o cables especiales tipo power express.

33 Equipos con Fuentes de Alimentación Conmutadas
Tienen un mejor rendimiento que las lineales. Funciona dentro de un amplio rango de tensión de entrada. Son cargas de potencia constante. Al disminuir la tensión de alimentacion toman mayor corriente. Son potencialmente inestables. Conviene limitar la tensión mínima de trabajo. Toman una elevada corriente en el transitorio de arranque. Conviene limitar el pico inicial.

34 Carga de Potencia Constante
Fuentes Conmutadas Carga de Potencia Constante V = I. Rs + Vn P = I . Vn Despejando ===> I2 . Rs - V . I + P = 0

35 Modelos de DC en Redes

36 Reducción de la disipación en Cables Coaxiles
Reducir el valor de la corriente => Subir la tensión de alimentación a 90 V. Reducir la resistencia de lazo de los cables coaxiles : => Utilizar cables de mayor porte 1” en vez de => Conductor central de cobre en vez de aluminio. => Cables especiales para alimentación: Power Express => Las lineas QR y TX compensan la mayor resistencia del conductor externo (blindaje de aluminio mas delgado) con una menor resistencia del conductor central.

37 Cables Convencionales y Power Express
Coaxiles Convencionales Power Express QR540 TX565 PF625 MI29631 Central Malla Loop ohm/Km ohm/Km ohm/Km Imped Car NO

38 Cable de Cobre versus Cable Coaxil y Power Express
Cable Par de Cu Coaxil Power Expres 7 mm dia PF625 Resist Loop ohm/km Dia. paquete cm Peso paque kg/m

39 Rigidez en función del Diámetro del cable

40 Exigencia de Mayor Confiabilidad
Fuentes de Alimentacion Ininterrumpida UPS = Uninterrumpible Power Supply ZTT = Zero Transfer Time Redundancia Suministro de energía alternativo Extensión del tiempo de standby Baterías de mayor capacidad Respaldo con grupo electrógeno. Alimentación centralizada Monitoreo de estado

41 Nuevos requisitos para los Equipos
Mayor capacidad de paso de Corriente Insertores = 20 A de entrada y 15 A cada rama Acopladores y divisores = 15 A Amplificadores = 15 A Derivadores domiciliarios (taps) = 10 A Cambio de modulos con el equipo en servicio Hot Swap Operación en modo de falla Permitir el paso de corriente hacia el abonado (power passing taps)

42 Alimentación Centralizada
Ventajas Menor costo de instalación Mayor confiabilidad: Redundancia N Grupo electrógeno Suministro alternativo Monitoreo de estado : menos módulos Optimización Costo vs Potencia. Rutinas de mantenimiento más simples. Back up más económico : se comparte Facilidad de expansión futura : más flexible

43 Alimentación Centralizada
Fuentes de 60V-15A vs 90V–22 A

44 Alimentacion Centralizada
Escalabilidad

45 Alimentación Centralizada Desventajas
Dificultad de obtención permisos de instalación Menor flexibilidad para la elección del lugar No siempre puede ubicarse la fuente en el nodo Se sacrifica en parte la eficiencia Para compensar : Operar con 90V Utilizar power feeder. Mayor area afectada en caso de falla. Mayores cuidados al operar con mayor tensión. Operar con 90V exige cambio de equipos.

46 Alimentación Bases de Diseño
SIN PLANES DE AMPLIACIÓN => Siga utilizando alimentación distribuida 60 V => En fuentes nuevas use equipos de 90V configurados para operar en 60 V AMPLIANDO CAPACIDAD a 550 MHz => Considere operar en 75 V o en 90 V => Analice pasar a alimentación centralizada. RECONSTRUYENDO a 750 / 860 MHz => Trate de implementar alimentación centralizada con operacion en 90 V => No Olvide los grupos electrógenos

47 Consideraciones de Diseño
Limitar la tensión mínima en los finales de línea : V en diseños con 60V y 45 V en el caso de 90V Evite cargar las fuentes de alimentación al 100% Se aconsejan valores del 85% o 90%. Evite excesiva disipación en los coaxiles: Si la caida en el tramo supera 25V usar power feed. Evite la inestabilidad en fuentes conmutadas: Usar corte por baja tensión y limitar la corriente de arranque.

48 Alimentación Centralizada Elementos Clave
Encontrar lugar adecuado para instalar los gabinetes y pedestales de mayor tamaño. Encontrar lugar para los grupos electrógenos Considerar el problema de Ruidos molestos a vecinos Abastecimiento de Combustible para los grupos electrógenos Considerar la posibilidad de utilizar Gas natural Decidir cuando debe utilizarse power feeder.