Файл: Контрольная работа Расчет устройств электропитающих установок систем телекоммуникаций Вариант 04 Москва 2023 Содержани.docx

Министерство Цифрового Развития, Связи и Массовых Коммуникаций Российской Федерации

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Московский технический университет связи и информатики»

Факультет «Центр заочного обучения по программам бакалавриата»
Кафедра экологии, безопасности жизнедеятельности и электропитания

Дисциплина «Электропитание устройств и систем инфокоммуникаций»

Контрольная работа «Расчет устройств электропитающих установок систем телекоммуникаций»
Вариант 04


Москва 2023

Содержани

Задача №1 Расчет мощности и выбор источника бесперебойного питания переменного тока 3

Задача №2 Расчет максимальной мощности потребления источника бесперебойного питания переменного тока 3

Задача №4 Расчет и выбор устройств бесперебойного электропитания постоянного тока 4

Задача №5 Расчет мощности, потребляемой установкой бесперебойного электропитания постоянного тока 5

Задача №6 Расчет аккумуляторной батареи электропитающей установки (ЭПУ) постоянного тока. 6

Задача №11 Расчет сечения кабеля токораспределительной сети 7

Задача №12 Приближенный расчет мощности дизельной электрической станции 8

---

Задача №1 Расчет мощности и выбор источника бесперебойного питания переменного тока

Решение.

Полная выходная мощность ИБП должна быть больше мощности потребления нагрузки с учетом поправочных коэффициентов:

S_ВыхИБП = (k_αЛВС • k_ЗЛВС • Р_ЛВС / ψ_ЛВС) + (k_αС • k_ЗС • Р_С / ψ_С) =

= (1 • 1 • 1000 / 0,7) + (2,5 • 1 • 550 / 0,95) = 1429 + 1447= 2876 ВА,

где: k_ЗЛВС = 1 — коэффициент загрузки (то есть одновременной работы) компьютеров ЛВС среднестатистический,

k_ЗС — коэффициент загрузки сервера (он всегда включен).

Количество модулей будет равно

N ≈ (S_ВыхИБП / P_M) / k_ПМ + 1 = (2876 / 750) / 0,95 + 1 = 6

Таблица 1. Вариант задания 04 для решения первой задачи

(при ψ_ЛВС= 0,7, ψ_С= 0,95, k_ЗЛВС= 1, k_ЗС= 1, k_ПМ= 0,95, k_αЛВС≈ 1, k_αС≈ 2,5).

РЛВС , Вт	РС , Вт	РМ , Вт
1000	550	750

Задача №2 Расчет максимальной мощности потребления источника бесперебойного питания переменного тока

Решение.

Найдем максимальную мощность заряда аккумуляторных батарей:

Р_ЗАБ = I_Зmax • U_З = 4 • 25,8 = 103,2 Вт

Далее нужно оценить полную входную мощность S_ВхИБП, ВА потребления ИБП с учетом максимальной нагрузки и одновременного заряда аккумуляторных батарей:

S_ВхИБП ≈ (P_ВыхИБП + Р_ЗАБ) / (ψ_ИБП • η_ИБП) = (800 + 103,2) / (0,85 • 0,89) = 1194 ВА.

Активную PВхИБП, Вт и реактивную QВхИБП, ВАР составляющие мощности потребления ИБП можно подсчитать следующим образом:

P_ВхИБП = (P_ВыхИБП + Р_ЗАБ)

---

/ η_ИБП = (800 + 103,2) / 0,89 = 1015 Вт,

Q_ВхИБП = [(S_ВхИБП)² – (P_ВхИБП)²]^0,5 = (1194²–1015²)^0,5 = 629 ВАР.

Таблица 2. Вариант задания 04 при ψ_ИБП= 0,85, η_ИБП= 0,89

РВыхИБП, Вт	IЗmax, А	UЗ, В
800	4	25,8

Задача №4 Расчет и выбор устройств бесперебойного электропитания постоянного тока

Решение.

Суммарный максимальный ток I_Σсистемы бесперебойного электропитания постоянного тока (выпрямительного устройства ВУ) находится с помощью соотношения:

I_Σ = I_ЧНН + I_ЗАБ = 50 + 8,9 = 58,9 А.

Максимальный выходной ток модуля I_ВыхМсистемы бесперебойного питания с учетом дальнейшего параллельного включения равен:

IВыхМ = k_ПМ • Р_М / U_Вых = 0,9 • 800 / 24 = 30 А.

Число модулей N_ВУравно:

N_ВУ ≥ (I_Σ / I_ВыхМ) + 1 = (58,9 / 30) + 1 = 2,96 ≈ 3.

Таблица 3. Вариант задания 04 при k_ПМ= 0,9, U_АБ = -24 В

РМ, Вт	IЧНН, А	IЗАБ, А
800	50	8,9

Задача №5 Расчет мощности, потребляемой установкой бесперебойного электропитания постоянного тока

Решение.

Ток нагрузки системы бесперебойного электропитания равен:

I_Н = Р_Н / U_Н = 2800 / 48 = 58,33 A.

Напряжение заряда UПлЗ ≈ 2,14 + 0,14 = 2,28 В, где напряжение свинцово–кислотного аккумуляторного элемента равна 2,14 В (холостой ход), избыточное напряжение 0,14 В, обеспечивающее заданный ток заряда.

Количество аккумуляторных элементов в батарее

---

n_А= U_Н/ U_А= 48 / 2 = 24, где U_А= 2 В —номинальное рабочее напряжение свинцово–кислотного аккумуляторного элемента (при токе разряда 10 А).

Максимальное значение активной мощности, потребляемой системой бесперебойного электропитания постоянного тока в условиях нормального электроснабжения, находится с помощью соотношения:

Р_В = (I_Н + I_ПлЗ) • n_А • U_ПлЗ / η_В = (58,33 + 25) • 24 • 2,28 / 0,9 = 5066 Вт.

Таблица 4. Вариант задания 04 при U_C= 380 В, f_C= 50 Гц, η_В = 0,9

РН, Вт	САБ , А • ч	UН, В
2800	125	48

Задача №6 Расчет аккумуляторной батареи электропитающей установки (ЭПУ) постоянного тока.

Решение.

Определяем число элементов n_Ав аккумуляторной батарее с учетом падения напряжения в ТРС:

n_А = (U_Н + ΔU_ТРС) / U_А = (48 + 0,04 • 48) / 2 = 24,96 ≈ 25,

где номинальное напряжение на элементе принимается равным U_А= 2 В. Число n_Аокругляется до целого числа в бóльшую сторону.

Далее проверяется минимально допустимый уровень напряжения нагрузки при разряде аккумуляторной батареи с учетом минимального допустимого напряжения на одном элементе, которое для свинцово – кислотных аккумуляторов равно U_Акр= 1,75 В.

Минимальное напряжение нагрузки равно:

U_Нmin = U_Акр • n_А = 1,75 • 25 = 43,75 В.

Заданное минимально допустимое напряжение (с учетом потерь в электросети) составляет:

U_НДоп= UН – ΔUН = 48 – 7,5 = 40,5, В,в результате имеем:

U_Нmin > U_НДоп = 40,5

Находим необходимую расчетную емкость С^I10 аккумуляторов ЭПУ постоянного тока

С^I₁₀ = I_Р t_Р / [η_Q • (1 + 0,008 • {t_Cp – 20 ºС})] =

---

35 • 2 / [0,85 • (1 + 0,008 • {22-20})] = 70/0,86 = 81 А • ч.

Значение рассчитанной емкости получено для двухгруппной аккумуляторной батареи. Емкость каждого аккумуляторного элемента (в одной группе С^I₁₀/ 2) выбираем 40.5 А • ч, напряжение — 2 В. Двухгруппная аккумуляторная батарея состоит из двух групп (линеек) аккумуляторов по 25 штук каждая.

Таблица 5. Вариант задания 04 при k_ПМ= 0,9, U_АБ= -24 В

tРmax, час	IЧНН, А	IЗАБ, А
4	50	8,9

Задача №11 Расчет сечения кабеля токораспределительной сети

Решение.

В процентном отношении допустимое падение напряжения составляет

ΔU% = 100 • ΔU / UЭС = 100 • 2,5 / 220 = 1,14 %

Сечение кабеля для однофазной сети с сосредоточенной нагрузкой в конце линии рассчитываем по формуле:

S_Р = Pl • 10⁵ / [σ • (UЭC)² • ΔU%] = 3 • 50 • 10⁵ / (34,5 • 220² • 1,14) =

= 15 • 10⁶ / (19035,72 • 10²) = 7,88 мм²

где: σ —удельная проводимость алюминия 34,5 м / (Ом • мм²).

Выбираем сечение двухжильного кабеля алюминиевого АВВГ по таблице П9

S =10 мм²(должно быть S > S_Р).

Определим толщину проводника S_Эиз условия допустимой экономически оптимальной плотности тока δ_Э= 2,1 А / мм². Для этого найдем значение расчетного тока:

I_P = P / U_ЭС = 3000 / 220 = 13,6 A,

S_Э = I_P / δ_Э = 13,6 / 2,1 = 6,5 мм²,

где: δ_Э = 2,1 А / мм²— экономическая плотность тока при использовании провода на расчетной нагрузке 3000-5000 часов в год. При этом условии принимаем толщину проводника равной SЭ1 = 5 мм2.

При использовании провода в течение времени более 5000 часов в год рекомендуется принять I_Э1= 1,1 А / мм². При этом условии принимаем толщину проводника равной S_Э1= 1 мм².

Таблица 6. Вариант задания 04 при U_Ф

---