Расчетная нагрузка определяется как максимальная мощность, иными словами максимальная из средних значений полной мощности (Sм) за получасовой промежуток времени. Расчетная или максимальная нагрузка позволяет определить достаточность сечений питающих электролиний, учитывая нагрев и плотность тока, выбрать мощность трансформаторов, выявить потери мощности и перебои с напряжением в сети. Для вычисления расчетной нагрузки необходимо предварительно изучить основные понятия и коэффициенты.

Так, для расчета максимальной нагрузки необходимы средняя активная нагрузка (Рсм) и средняя реактивная нагрузка (Qсм) за загруженную максимально смену, а для определения потери электроэнергии за год – среднегодовые нагрузки активной (Рсг) и реактивной (Qсг) энергии. На практике, для расчета средней нагрузки активной и реактивной энергии соотносят величину потребления соответствующей энергии по показаниям счетчика за определенный промежуток времени (как правило, за время смены) к этому интервалу времени.

Существует понятие максимальной кратковременной или пиковой нагрузки (Iпик) – периодически возникающая нагрузка, необходимая для проверки и защиты сетей, определения колебаний напряжения.

Далее рассмотрим коэффициенты, которые принимают участие в расчете нагрузки:

  • Коэффициент использования установленной активной мощности (Ки). Он определяется как соотношение средней активной мощности одинаковых по режиму работы приемников (Рсм) к установленной мощности этих электроприемников (Ру). В свою очередь, установленная мощность электроприемника продолжительного режима работы определяется по паспорту, а приемника кратковременного режима – приводится к длительному режиму. Для группы приемников общая установленная активная мощность определяется суммированием активных мощностей всех приемников. Стоит отметить, что для группы разнородных приемников коэффициент Ки равен отношению суммарной средней мощности (Рсм) к суммарной установленной мощности (Ру).
  • Коэффициент максимума активной мощности (Км). Рассчитывается как отношение расчетной активной мощности (Рм) к среднему ее значению за смену или год (Рсм или Рсг соответственно). На рисунке раскрывается зависимость этого коэффициента от эффективного числа приемников при разных коэффициентах использования.

Расчетная нагрузка.

n,

Значение Км при Ки

0,1

0,15

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

4

5

6

3,43

3,23

3,04

3,11

2,87

2,64

2,64

2,42

2,24

2,14

2,00

1,88

1,87

1,76

1,66

1,65

1,57

1,51

1,45

1,41

1,37

1,29

1,26

1,23

1,14

1,12

1,1

7

8

9

2,88

2,72

2,56

2,45

2,31

2,2

2,1

1,99

1,9

1,8

1,72

1,65

1,58

1,52

1,47

1,45

1,4

1,37

1,33

1,3

1,28

1,21

1,2

1,18

1,09

1,08

1,08

10

12

14

2,42

2,24

2,1

2,1

1,96

1,85

1,84

1,75

1,67

1,6

1,52

1,45

1,43

1,36

1,32

1,34

1,28

1,25

1,26

1,23

1,2

1,16

1,15

1,13

1,07

1,07

1,07

16

18

20

1,99

1,91

1,84

1,77

1,7

1,65

1,61

1,55

1,55

1,41

1,37

1,34

1,28

1,26

1,24

1,23

1,21

1,2

1,18

1,16

1,15

1,12

1,11

1,11

1,07

1,06

1,06

25

30

40

1,71

1,62

1,5

1,55

1,46

1,37

1,4

1,34

1,27

1,28

1,24

1,19

1,21

1,19

1,15

1,17

1,17

1,13

1,14

1,13

1,12

1,1

1,1

1,09

1,06

1,05

1,05

50

60

70

1,4

1,34

1,27

1,3

1,25

1,22

1,23

1,19

1,17

1,16

1,14

1,12

1,14

1,12

1,1

1,11

1,11

1,1

1,1

1,09

1,09

1,08

1,07

1,06

1,04

1,03

1,03

80

90

100

1,25

1,23

1,21

1,2

1,18

1,17

1,15

1,13

1,12

1,11

1,1

1,1

1,1

1,09

1,08

1,1

1,09

1,08

1,08

1,08

1,07

1,06

1,05

1,05

1,01

1,02

1,02

120

140

160

1,19

1,17

1,16

1,16

1,15

1,13

1,12

1,1

1,1

1,09

1,08

1,08

1,07

1,06

1,05

1,07

1,06

1,05

1,07

1,06

1,05

1,05

1,05

1,04

1,02

1,02

1,02

180

200

1,06

1,05

1,12

1,12

1,1

1,06

1,08

1,07

1,05

1,05

1,05

1,05

1,05

1,05

1,04

1,04

1,01

1,01

 

  • Коэффициент нагрузки (Кн) показывает, что для суточных и годовых графиков нагрузка неравномерная. Его величина обратно пропорциональна величине предыдущего коэффициента.
  • Коэффициент спроса активной мощности (Кс) показывает, смогут ли работать одновременно все потребители, и рассчитывается как отношение расчетной нагрузки (Рм) к установленной мощности всех приемников (Ру). Ниже в таблице можно увидеть значения данного коэффициента.

 

Электроприемники

Ки

Кс

cosφ

tgφ

Металлорежущие станки мелкосерийного производства: мелкие токарные, строгальные, долбежные, фрезерные, сверлильные, 
карусельные, точильные и т.п.

0,12

0,14

0,4

2,35

То же, но крупносерийного производства

0,16

0,2

0,5

1,73

Штамповочные прессы, автоматы, револьверные, обдирочные, зубофрезерные, а также крупные токарные, строгальные фрезерные,
карусельные и расточные станки

0,17

0,25

0,65

1,15

Приводы молотов, ковочных машин, волочильных станов, бегунов, очистных барабанов

0,2

0,35

0,65

1,15

Многоподшипниковые автоматы для изготовления деталей из прутков

0,2

0,23

0,5

1,73

Автоматические поточные линии обработки металлов

0,5..0,6

0,5..0,6

0,7

1,0

Переносной электроинструмент

0,06

0,1

0,5

1,73

Насосы, компрессоры, двигатель-генераторы

0,7

0,75

0,8

0,73

Эксгаустеры, вентиляторы

0,65

0,7

0,8

0,73

Элеваторы, транспортеры, шнеки, конвейеры несблокированные

0,4

0,5

0,75

0,86

То же, сблокированные

0,55

0,65

0,75

0,86

Краны, тельферы при ПВ = 25%

0,05

0,1

0,5

1,73

То же при ПВ = 40%

0,1

0,2

0,5

1,73

Сварочные трансформаторы дуговой сварки

0,3

0,35

0,35

2,58

Сварочные машины шовные

0,25

0,35

0,7

1,0

То же стыковые и точечные

0,35

0,6

0,6

1,32

Сварочные автоматы

0,35

0,5

0,5

1,73

Однопостовые сварочные двигатель-генераторы

0,3

0,35

0,6

1,32

Многопостовые сварочные двигатель-генераторы

0,5

0,7

0,7

1,0

Печи сопротивления с непрерывной автоматической загрузкой изделий, сушильные шкафы

0,7

0,8

0,95

0,33

То же, с периодической загрузкой

0,5

0,6

0,85

0,62

Мелкие нагревательные приборы

0,6

0,7

1,0

1,0

Индукционные печи низкой частоты

0,7

0,8

0,35

2,58

Двигатель-генераторы индукционных печей высокой частоты

0,7

0,8

0,8

0,75

Ламповые генераторы индукционных печей

0,7

0,8

0,65

1,15

 
  • Коэффициент включения (Кв). Для одного приемника он определяется отношением продолжительностью его работы за определенный интервал времени (Тв) к продолжительности этого интервала (Tц). Коэффициент для группы электроприемников определяется делением средней за исследуемый интервал времени включенной активной мощности по группе на установленную мощность группы.
  • Коэффициент загрузки приемника по активной мощности (Кз). По аналогии с предыдущим коэффициентом, на него также влияет продолжительность работы приемника. Рассчитывается он путем деления средней активной мощности за период работы в определенный промежуток времени (Рс) на его номинальную мощность (Рн). Коэффициент по группе определяется соотношением вышеупомянутых коэффициентов Ки и Кв. При невозможности расчета коэффициента загрузки принимаются их нормативные значения: 0,9 – приемники с продолжительным режимом работы, 0,75 – с повторно-кратковременным режимом.
  • Коэффициент сменности по использованию энергии (α). Этот коэффициент, учитывая сезонность и прерывность загрузки, определяет годовой расход электроэнергии. В зависимости от вида деятельности предприятия примерные значения коэффициента могут варьировать от 0,65, что характерно для вспомогательных цехов в заводах черной металлургии до 0,95 - для алюминиевых заводов.

Кроме этого, расчетная нагрузка определяется при наличии данных по следующим величинам:

  • Сколько часов за год работает приемник с максимальной нагрузкой и потреблением электроэнергии, соответствующим графику нагрузки. Такая величина называется годовым числом часов использования максимума активной мощности (Тм) и зависит от количества смен и вида деятельности предприятия. Так, при работе в одну смену Тм может составлять от 1800 до 2500 часов, если работа двухсменная – до 4500 часов, при трехсменной работе – до 7000 часов;
  • Число часов работы предприятия за год (Тг) даст представление о годовом режиме использования электроэнергии. Зависит от количества смен, а также их длительности;
  • Значение эффективного числа приемников дает возможность заменить группу разных по режиму работы приемников группой однородных. На рисунке отражены кривые, определяющие эффективное число электроприемников.

 

Расчетная нагрузка

 

Так как же определить расчетную нагрузку? Для расчета нагрузок наиболее точным является метод упорядоченных диаграмм. Имея данные о мощности каждого приемника, количестве и техназначении всех приемников, а также с помощью вышеизложенных коэффициентов и величин, рассмотрим порядок расчета по узлам питания:

  • Приемники делим на группы по их технологическому назначению;
  • По каждой группе вычисляем среднюю активную и реактивную мощности (Рсм и Qсм);
  • Определяем число приемников (n), суммарную установленную мощность (Ру), а также суммарные средние реактивной и активной мощностей;
  • Рассчитываем коэффициент использования по группе (Ки);
  • Определяем эффективное число электроприемников;
  • Используя вышеприведенную таблицу и рисунок, находим максимальный коэффициент;
  • Вычисляем расчетную активную мощность (Рм), а расчетная реактивная мощность (Qм) равна средней реактивной мощности (Qсм);
  • Находим расчетную полную мощность (Sм) и ток (Iм).