Электрические нагрузки определяют для выбора и проверки токоведущих элементов (шин, кабелей, проводов), силовых трансформаторов и преобразователей, а так же для расчета потерь, отклонений и колебаний напряжения, выбора защиты и компенсирующих устройств.
Номинальная мощность электроприёмника – это мощность, указанная в его паспорте.
Установленная мощность отдельных электроприемников принимается равной:
1. для электродвигателей длительного режима работы – паспортной мощности, кВт Рн=Рпасп;
2. для электродвигателей повторно-кратковременного режима работы – паспортной мощности, приведенной к относительной продолжительности включения, равной единице: , ПВ – паспортная продолжительность включения, в относительных единицах.
3. для силовых и электрических трансформаторов – паспортной мощности, кВА; Sн=Sпасп;
4. для сварочных трансформаторов , .
Все электроприемники цеха разбиваются по группам с одинаковым коэффициентом использования и мощности с выделением групп приемников с переменным графиком нагрузки (группа А) и маломеняющимся графиком нагрузки (группа Б).
По таблицам находим и [3]. tgφ– определяется по cosφ, для каждой характерной группы приемников.
Величины и по группам А и Б в целом определяется суммированием активных и соответственно реактивных мощностей характерных групп приемников, входящих в группы А и Б, которые определяются из выражений: Рсм=ки·Рни Qсм=Рсм·tgφ.
Ки – групповой коэффициент использования находим по формуле: Ки= Рсм/ Рн.
Эффективное число электроприемников определяется по формуле:
.
При числе электроприемников в группе четыре и более допускается считать nэ= n при величине отношения . При определении m могут быть исключены приемники, суммарная мощность которых не превышает 5% номинальной мощности группы.
При m>3 и Ки≥0,2 nэ можно определить по следующей формуле: , если найденное число nэокажется больше n, то принимают nэ=n.
При Ки<0,2 эффективное число электроприемников определяется по графикам или таблицам. Порядок определения nэ:выбирается наибольший по мощности электроприемник, выбираются приемники мощность которых равна не менее половины наибольшего электроприемника; подсчитывают их число n1 и их мощность РН1, а также находят номинальную мощность приемников всего узла Рн; находят значения nэ n1/n и Р1*=РН1*/Рн. По полученным значениям nэ и Р1*по графикам или по таблицам определяется величина nэ,а затем находится nэ= nэ·n.
Величина Кма находится по зависимостям Км=f(nэ) или по таблице [3] в зависимости от коэффициента использования Ки за наиболее загруженную смену и эффективного числа электроприемников в группе nэ. Под nэпонимается такое число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое дает туже величину расчетного максимума, что и группа различных по мощности и режиму работы приемников.
Кмp-принимается равным 1, при nэ>10, и 1,1, при nэ≤10.
Для группы приемников А нагрузка по цеху (отделению) определяется по формулам:
и ,
где и – суммарная средняя соответственно активная и реактивная мощность приемников группы А за наиболее загруженную смену.
Расчетные (активная и реактивная) нагрузки приемников группы Б в целом по цеху (отделению) определяется по следующим выражениям:
Номинальная активная мощность группы электроприемников, кВт, , где n – число электроприемников, а суммарная средняя активная мощность приемников группы Б за наиболее загруженную смену.
Номинальная реактивная мощность группы электроприемников, кВт, , где n – число электроприемников, а – суммарная средняя реактивная мощность приемников группы Б за наиболее загруженную смену.
Расчетные (активные и реактивные) нагрузки силовых электроприемников по группам А и Б определяются из выражений:
и
Полная расчетная мощность .
Пример расчета
Расчет для механического отделения.
Таблица 4. Данные для кузнечно-термического отделения.
№
Наименование производственного
оборудования
модель или тип
Установленная мощность в единице, кВт
Установленная мощность общая, кВт
количество,
шт
Горизонтально-фрезерный станок
6М80Г
3,525
7,05
Вертикально-фрезерный станок
6М12П
12,925
12,925
Зубофрезерный станок
6К301
0,725
1,45
Универсально зубофрезерный станок
5К32
Кругло-шлифовальный станок
3А164
19,45
19,45
Плоскошлифовальный станок
12,65
12,65
Определим общую установленную мощность по каждому отделению как сумму установленных мощностей всех электроприёмников этого отделения по формуле:
где n – число электроприемников.
По механическому отделению она составит:
=7,05+12,925+1,45+7+19,45+12,65=60,525 кВт.
Аналогично можно определять для остальных отделений. Так, для механического отделения общая установленная мощность составит 60,525 кВт.
Определяем для каждого потребителя табличные значения: ки, соsφ, tnφ.
Таблица 5.Табличные данные ки, соsφ, tnφ по механическому отделению.
№ п/п
Наименование электроприемника
ки
соsφ
tnφ
Горизонтально-фрезерный станок
0,14
0,5
1,73
Вертикально-фрезерный станок
0,14
0,5
1,73
Зубофрезерный станок
0,14
0,5
1,73
Универсально зубофрезерный станок
0,14
0,5
1,73
Кругло-шлифовальный станок
0,14
0,5
1,73
Плоскошлифовальный станок
0,14
0,5
1,73
Средняя нагрузка за максимально загруженную смену определится по формуле:
и составит для горизонтально-фрезерного станка:
кВт
для вертикально-фрезерного станка:
для зубофрезерного станка:
для универсально зубофрезерного станка:
для кругло-шлифовального станка:
для плоскошлифовального станка:
Общая нагрузка за максимально загруженную смену по каждому отделению определится как суммарная всех электроприёмников этого отделения. Так для кузнечно-термического отделения она составит 8,372 кВт. Результаты расчётов приведены в таблице 5.
Реактивная нагрузка приемников за максимально загруженную смену определяется по формуле:
и составит для горизонтально-фрезерного станка:
для вертикально-фрезерного станка:
для зубофрезерного станка:
для универсально зубофрезерного станка:
для кругло-шлифовального станка:
для плоскошлифовального станка:
Общая реактивная нагрузка за максимально загруженную смену по каждому отделению определится как суммарная всех электроприёмников этого отделения. Так для кузнечно-термического отделения она составит 14,659 квар. Результаты расчётов приведены в таблице 5.
Определяем Ки - групповой коэффициент использования по формуле:
Ки= ∑/ ∑.
Для нашего отделения:
Ки=8,372/14,659=0,571.
Аналогично определяем для остальных отделений. Результаты расчётов приведены в таблице 5.
nэ- эффективное число электроприемников.
Для механического отделения:
m=Рmax/Pmin>3, значит nэ=2·14,659/10=2,93,
принимаем nэ=3.
Аналогично определяем для остальных отделений. Результаты расчётов приведены в таблице 5.
Определяем активную и реактивную нагрузки по формулам:
,
,
Для Рр: kма- определяется из таблицы , по известным значениям Ки и nэ.
для Qр : kмр =1,1, если nэ 10 и kмр =1,0, если nэ >10.
Для механического отделения:
кВт,
квар.
Общие расчётные реактивная и активная нагрузки по каждому отделению определятся как суммарные всех электроприёмников этого отделения. Результаты расчётов приведены в таблице 5.
Осветительная нагрузка по цеху определяется по формуле:
РНО – установленная мощность приемников освещения.
КС – коэффициент спроса, принимается по справочной литературе, для производственных помещений КС =0,85.
Pуд.о=2,04 Вт/м2 – удельная нагрузка (Вт/м2) площади пола цеха;
F – площадь пола цеха м2 (принимаем равной 120 м2).
Таблица 6.Взаимосвязь между коэффициентом спроса и коэффициентом использования.
Ки
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
Кс
0,5
0,6
0,65-0,70
0,75-0,80
0,85-0,90
0,92-0,95
Общая мощность цеха определяется по формуле:
,
Где Рр – определяется как сумма всех активных расчетных мощностей и осветительной нагрузки отделению, Qр – определяется как сумма всех реактивных расчетных мощностей по всем отделениям.