Расчет электрических нагрузок цеха
Электрические нагрузки – это мощность, которая потребляется электрической установкой (объектом) в определенный момент времени.
Нагрузка цеха состоит из электрических приемников различной мощности. Поэтому при расчетах они разбиваются на отдельные группы с однотипным режимом работы, при этом в каждой группе выделяется подгруппа приемников с одинаковыми коэффициентами использования и мощности. Для определения электрических нагрузок может быть использован метод коэффициента использования максимума электрических нагрузок. Данный метод устанавливает связь режима работы электроприемников и расчетной нагрузки на основе вероятностной схемы формирования графика групповой нагрузки. В 90 % случаев такой метод применяется для расчета нагрузок массовых электроприемников. После того, как электроприемники были разбиты на группы и подгруппы, рассчитывается номинальная мощность по следующей формуле:
$Рном = Рпасп*√ПВ$
где: Рпасп - паспортная мощность электроприемника; ПВ - продолжительность включения.
Затем рассчитывается общая мощность всех электроприемников в цеху:
$Робщ = Р1+Р2+…+Рn$
где Р1, Р2 … Рn - мощность электроприемников
Теперь можно рассчитать показатель силовой сборки для каждой линии питания:
$m = Рнмакс1 / Рнмин1$
где Рнмакс - мощность максимального электроприемника; Рнмин - мощность минимального потребителя.
Формула для расчета средней активной и реактивной мощностей электроприемника для самой загруженной схемы выглядит следующим образом:
$Рсм = ku*Pном$
$Qсм = Рсм*tgф$
где: ku - коэффициент использования; Qсм - средняя реактивная мощность за смену; Рсм - активная мощность за смену; tgф - коэффициент реактивной мощности.
Средний коэффициент мощности рассчитываемой группы электроприемников определяется следующим образом:
$ku = Рсмобщ/Рномобщ$
где: Рсмобщ - общая нагрузка за смену всей группы электроприемников; Рномобщ - общая нагрузка за смену всей группы электроприемников.
Эффективное количество электроприемников определенной группы рассчитывается следующим образом:
$nэ = Рномобщ^2 / Рномi^2$
Максимальная активная мощность группы приемников рассчитывается по формуле:
$Pактmax = Км*Рсм$
где Км - коэффициент максимума
Формула для расчета максимальной реактивной мощности выглядит следующим образом:
$Qреактmax = Км*Qсм$
Полная максимальная мощность считается по формуле:
$S = √ (Рактmax^2 + Qреактmax)$
Формула для расчета максимального тока выглядит следующим образом:
$Imax = Smax / (√3*Uном)$
где Uном - номинальное напряжения
Аналогично определяется нагрузка остальных групп, а их сумма представляет собой общую нагрузку цеха.
Выбор числа и мощности питающих трансформаторов
Цеховые трансформаторы, как правило, имеют следующие номиналы мощности (в киловаттах):
- 100
- 160
- 250
- 400
- 630
- 1000
- 1600
- 2500
С ростом мощности трансформаторов возрастают токи короткого замыкания. Из-за этого единичная мощность трансформаторов, которые питают электрические установки до 1000 вольт ограничена максимально допустимыми токами короткого замыкания. Как правило, предельная мощность трансформаторов, которые изготавливаются заводами на напряжение 0,44 - 0,6 киловольт составляет 2500 киловатт. Электрические подстанции в цеху могут быть:
- Однотрансформаторными, которые используются при наличии в цехе электроприемников, в работе которых допускается перерыв в электроснабжении на время резервирования.
- Двухтрансформаторными, которые используются при преобладании электроприемников первой категории и наличии потребителей особой группы, при сосредоточенной цеховой нагрузки.
Ориентировочный выбор количества и мощности питающих трансформаторов осуществляется по удельной плотности нагрузки:
$j = Sp/F$
где Sp - расчетная нагрузка цеха; F - площадь цеха
Выбор номинальной мощности трансформаторов осуществляется по расчетной мощности аварийного и нормального режимов работы, учитывая рациональную загрузку в нормальном режиме, а также с учетом минимального резервирования в послеаварийном режиме:
$Sном = Sсм / (N*Кз)$
где Sсм - средняя нагрузка за максимально загруженную смену (временной промежуток); N - количество трансформаторов; Кз - коэффициент загрузки.
Если известны усредненные приведенные затраты на цеховые трансформаторы, то оптимальное количество трансформаторов может быть выбрано по специальным кривым, пример которой изображен на рисунке ниже.
Рисунок 1. Кривые. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В зависимость от конструкции трансформаторов и условий их эксплуатации в состав процесса выбора их мощности и числа может входить :расчет суммарной мощности конденсаторных батарей
Конденсаторная батарея – это группа конденсаторов, которые электрически соединены между собой.
Расчет суммарной мощности конденсаторной батареи осуществляется в два этапа: выбор оптимального количества трансформаторов и определение дополнительной мощности батареи, в целях уменьшения потерь в трансформаторах и сети.