Материал: Контрольная работа (вариант 86)

Федеральное Агентство Связи Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский технический университет связи и информатики»

Центр заочного обучения по программам бакалавриата

Кафедра информационной безопасности

Контрольная работа по дисциплине «Электропитание компьютерных сетей и вычислительных комплексов»

«Расчет устройств электропитающих установок систем телекоммуникаций»

Выполнил: Иванов Иван студент группы БСТ17xx

Вариант: 86

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

Исходные данные.

Нагрузкой системы бесперебойного питания переменного тока напряжением ~220 В 50 Гц является локальная информационно – вычислительная сеть общей мощностью РЛВС= 3000 Вт и коэффициент мощности ψЛВС= 0,7. Одновременно от системы питается сервер мощностью РС=650 Вт и коэффициентом мощности ψС= 0,95. Коэффициент увеличения пускового тока локальной информационно – вычислительной сети можно считать равным kαЛВС≈1, а сервера kαС≈2,5. Определить количество модулей источника бесперебойного питания, если мощность одного модуля равна РМ= 820 Вт, а коэффициент мощности источника ψС≥ 0,95. При этом с целью увеличения надежности ИБП следует добавить один модуль в качестве резервного. Коэффициент учета параллельного включения модулей равен k_ПМ= 0,95.

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 ∙ 3000/0,7 + 2,5 ∙ 1 ∙ 650/0,95= 5996 ВА, где:

kЗЛВС=1 - коэффициент загрузки (то есть одновременной работы) компьютеров ЛВС среднестатистический,

kЗС - коэффициент загрузки сервера (он всегда включен).

Количество модулей будет равно:

N ≈ (SВыхИБП/PM)/kПМ +1= (5996/820)/ 0,95+1= 8,7

Таким образом: N= 9.

Таблица 2.1 Варианты задания для решения первой задачи

(при ψЛВС=0,7, ψС=0,95, ψС= 0,95, kЗЛВС=1, kЗС=1, kПМ=0,95, kαЛВС ≈1, kαС ≈2,5).

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

Исходные данные.

Найдите максимальную мощность потребления источника бесперебойного питания, если его выходная максимальная мощность равна PВыхИБП= 1400 Вт, а коэффициент мощности составляет ψ_ИБП = 0,85. Коэффициент полезного действия источника бесперебойного питания равен η_ИБП= 0,89; а максимальный ток заряда аккумуляторных батарей IЗmax=5,5 А при напряжении заряда UЗ=25,8 В.

Решение.

Найдем максимальную мощность заряда аккумуляторных батарей:

РЗАБ= IЗmax·UЗ= 5,5·25,8= 141,9 Вт

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

SВхИБП≈ (PВыхИБП+РЗАБ)/( ψ_ИБП ∙η_ИБП)= (1400+141,9)/(0,85·0,89)=

=2038 ВА.

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

PВхИБП= (PВыхИБП+РЗАБ)/ η_ИБП= (1400+141,9)/0,89= 1732 Вт,

QВхИБП= [(SВхИБП)² – (PВхИБП)²]^0,5= [(2038)²-(1732)²]^0,5= 1074 ВАР.

Таблица 2.2 Варианты задания при ψ_ИБП = 0,85, η_ИБП= 0,89

Задача №3 Расчет емкости аккумуляторных батарей источника бесперебойного питания переменного тока

Исходные данные.

Произвести упрощенный расчет емкости аккумуляторных батарей ИБП без учета падения напряжения в кабелях токораспределительной сети (ТРС) и ограничения напряжения разряда аккумуляторов. Для нагрузки общей мощностью PН= 1400 Вт, с коэффициентом мощности ψ_Н= 0,85 и коэффициентом полезного действия источника бесперебойного питания η_ИБП=0,9 определить емкость свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, если время аварийного питания нагрузки равно tр= 1,2 часа. Напряжение аккумуляторной батареи, используемой в ИБП составляет UАБ= 24В, а номинальное рабочее напряжение свинцово – кислотного аккумулятора (элемента) равно UA=2В.

Решение.

Количество аккумуляторных элементов в батарее свинцово – кислотного типа составляет величину:

nА= UАБ/UA= 24/2= 12 элементов.

Выходной ток ИБП равен:

IН= PН/(ψ_Н ·UВыхИБП)= 1400/(0,85·220)= 7,49 А,

где выходное напряжение ИБП UВыхИБП= 220В.

Этому току соответствует ток разряда IР аккумуляторных батарей (во время аварийного разряда):

IР= IН·UВыхИБП/UАБ·η_ИБП= 7,49·220/24·0,9= 61,8 А.

Емкость аккумуляторных батарей С₁₀ равна:

С₁₀= IР·tр /η_Q[1+0,008(tСр-20оС)]= 61,8·1,2/0,51[1+0,008(25-20)]=

=74,16/0,53= 140 А·ч, где:

η_Q =0,51 – коэффициент отдачи заряда аккумулятора;

tСр=25ºС – температура окружающей среды.

Таблица 2.3 Варианты задания при η_ИБП=0,9, UАБ= 24В

Задача №4 Расчет и выбор устройств бесперебойного электропитания постоянного тока

Исходные данные.

Найти количество выпрямительных модулей (с избыточным резервированием N+1) установки бесперебойного питания с выходным напряжением – UВых= 24В, если мощность одного модуля равна РМ= 1400 Вт, а коэффициент учета параллельного включения модулей равен kПМ=0,95. Максимальный ток нагрузки (ток часа наибольшей нагрузки) составляет величину IЧНН= 55 А, а максимальный ток заряда аккумуляторных батарей IЗАБ= 9,2 А.

Решение.

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

IΣ=IЧНН+ IЗАБ= 55+ 9,2= 64,2 А.

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

IВыхМ= kПМ·РМ/UВых = 0,95·1400/24= 55,4 А.

Число модулей NВУ равно:

NВУ≥ (IΣ/IВыхМ)+1= 64,2/55,4+1= 2,16 ≈ 3.

Таблица 2.4 Варианты задания при kПМ=0,9, UАБ= -24 В