Výpočet elektrického zaťaženia. Návrhové zaťaženie Vykonajte výpočty elektrického zaťaženia

Je definovaný ako maximálny výkon, inými slovami, maximum z priemerných hodnôt celkového výkonu (Sm) za polhodinový časový úsek. Vypočítané alebo umožňuje určiť dostatočnosť prierezov napájacích vedení, berúc do úvahy vykurovanie a prúdovú hustotu, vybrať výkon transformátorov, identifikovať straty energie a výpadky napájania v sieti. Ak chcete vypočítať návrhové zaťaženie, musíte si najprv preštudovať základné pojmy a koeficienty.

Na výpočet maximálnej záťaže sa teda vyžaduje priemerná aktívna záťaž (Rcm) a priemerná jalová záťaž (Qcm) pre maximálne zaťaženú smenu a na určenie straty elektrickej energie za rok sú potrebné priemerné ročné záťaže aktívnych (Rsg ) a reaktívna (Qsg) energia. V praxi sa na výpočet priemerného zaťaženia činnou a jalovou energiou s týmto časovým intervalom koreluje množstvo spotreby zodpovedajúcej energie podľa stavov elektromerov za určité časové obdobie (spravidla počas zmeny).

Existuje koncept maximálneho krátkodobého alebo špičkového zaťaženia (Ipeak) - periodicky sa vyskytujúceho zaťaženia potrebného na testovanie a ochranu sietí a určenie kolísania napätia.

• Inštalovaný činný koeficient využitia výkonu (Ki). Je definovaný ako pomer priemerného činného výkonu prijímačov s rovnakými prevádzkovými režimami (Рсм) k inštalovanému výkonu týchto elektrických prijímačov (Ру). Inštalovaný výkon elektrického prijímača dlhodobého prevádzkového režimu je zase určený pasom a prijímač krátkodobého prevádzkového režimu je redukovaný na dlhodobý prevádzkový režim. Pre skupinu prijímačov sa celkový inštalovaný činný výkon určí súčtom činných výkonov všetkých prijímačov. Stojí za zmienku, že pre skupinu heterogénnych prijímačov sa koeficient Ki rovná pomeru celkového priemerného výkonu (Рсм) k celkovému inštalovanému výkonu (Ру).
• Maximálny činný účinník (Km). Vypočítava sa ako pomer vypočítaného činného výkonu (Рм) k jeho priemernej hodnote za smenu alebo rok (Рсм, resp. Рсг). Obrázok ukazuje závislosť tohto koeficientu od efektívneho počtu prijímačov pri rôznych mierach využitia.

	Hodnota K m pri K i

• Koeficient zaťaženia (Kn) ukazuje, že pre denné a ročné plány je zaťaženie nerovnomerné. Jeho hodnota je nepriamo úmerná hodnote predchádzajúceho koeficientu.
• Faktor potreby činného výkonu (Kc) ukazuje, či môžu všetky spotrebiče pracovať súčasne, a vypočíta sa ako pomer vypočítaného zaťaženia (Pm) k inštalovanému výkonu všetkých prijímačov (Pu). Nižšie v tabuľke môžete vidieť hodnoty tohto koeficientu.

Elektrické prijímače
Obrábacie stroje pre malovýrobu: malé sústruženie, hobľovanie, drážkovanie, frézovanie, vŕtanie, kolotoč, ostrenie a pod.
To isté, ale veľkovýroba
Raziace lisy, automaty, revolverové lisy, hrubovacie lisy, odvaľovacie lisy na ozubenie, ako aj veľké sústruhy, hobľovacie frézky, rotačné a vyvrtávacie stroje
Pohony pre buchary, kovacie stroje, ťahadlá, bežce, čistiace bubny
Viacložiskové automaty na výrobu dielov z tyčí
Výrobné linky na automatické spracovanie kovov
Prenosné elektrické náradie
Čerpadlá, kompresory, motorgenerátory
Výfuky, ventilátory
Výťahy, dopravníky, šneky, odblokované dopravníky
To isté, prepojené
Žeriavy, kladkostroje pri PV = 25 %
To isté s PV = 40 %
Transformátory na oblúkové zváranie
Stroje na švové zváranie
Rovnaký zadok a bod
Zváracie stroje
Jednostanicové zváracie motorgenerátory
Viacpolohové zváracie motorgenerátory
Odporové pece s plynulým automatickým vkladaním produktov, sušiace pece
To isté s periodickým zaťažením
Malé vykurovacie zariadenia
Nízkofrekvenčné indukčné pece
Motorgenerátory pre vysokofrekvenčné indukčné pece
Rúrkové generátory pre indukčné pece

• Spínací faktor (Kv). Pre jeden prijímač je určený pomerom trvania jeho prevádzky za určitý časový interval (Tv) k trvaniu tohto intervalu (Tt). Koeficient pre skupinu elektrických prijímačov sa určí vydelením priemerného činného výkonu zapnutého pre skupinu počas skúmaného časového intervalu inštalovaným výkonom skupiny.
• Faktor zaťaženia činného výkonu prijímača (Kz). Analogicky s predchádzajúcim koeficientom je ovplyvnený aj prevádzkovou dobou prijímača. Vypočítava sa vydelením priemerného aktívneho výkonu za obdobie prevádzky v určitom časovom období (Рс) jeho menovitým výkonom (Рн). Koeficient pre skupinu je určený pomerom vyššie uvedených koeficientov Ki a Kv. Ak nie je možné vypočítať koeficient zaťaženia, akceptujú sa ich štandardné hodnoty: 0,9 - prijímače s dlhodobou prevádzkou, 0,75 - s prerušovanou prevádzkou.
• Koeficient posunu pre spotrebu energie (α). Tento koeficient, berúc do úvahy sezónnosť a prerušované zaťaženie, určuje ročnú spotrebu energie. V závislosti od druhu činnosti podniku sa približné hodnoty koeficientu môžu meniť od 0,65, čo je typické pre pomocné dielne v závodoch na hutníctvo železa, do 0,95 pre hliníkárne.

určí, či sú dostupné údaje pre tieto množstvá:

• Koľko hodín za rok prijímač pracuje s maximálnou záťažou a spotrebou elektrickej energie zodpovedajúcou plánu záťaže. Táto hodnota sa nazýva ročný počet hodín používania maximálneho činného výkonu (Tm) a závisí od počtu zmien a druhu činnosti podniku. Takže pri práci v jednej zmene môže byť Tm od 1800 do 2500 hodín, ak sa pracuje na dve zmeny - až 4500 hodín, s tromi zmenami - až 7000 hodín;
• Počet hodín prevádzky podniku za rok (Tg) poskytne predstavu o ročnom režime spotreby elektriny. Závisí od počtu zmien, ako aj od ich trvania;
• Hodnota efektívneho počtu prijímačov umožňuje nahradiť skupinu prijímačov s rôznymi prevádzkovými režimami skupinou homogénnych. Na obrázku sú znázornené krivky, ktoré určujú efektívny počet elektrických prijímačov.

Ako teda určíte návrhové zaťaženie? Pre výpočty zaťaženia Najpresnejšou metódou je metóda usporiadaného diagramu. Na základe údajov o výkone každého prijímača, počte a technickom účele všetkých prijímačov, ako aj s použitím vyššie uvedených koeficientov a hodnôt, zvážime postup výpočtu pre pohonné jednotky:

• Prijímače delíme do skupín podľa technologického určenia;
• Pre každú skupinu vypočítame priemerný činný a jalový výkon (Рcm a Qcm);
• Určujeme počet prijímačov (n), celkový inštalovaný výkon (Ру), ako aj celkový priemerný jalový a činný výkon;
• Vypočítame mieru využitia pre skupinu (Ci);
• Určujeme efektívny počet elektrických prijímačov;
• Pomocou vyššie uvedenej tabuľky a obrázku nájdeme maximálny koeficient;
• Vypočítame vypočítaný činný výkon (Рм) a vypočítaný jalový výkon(Qm) sa rovná priemernému jalovému výkonu (Qcm);
• Nájdite odhadovaný celkový výkon (Sm) a prúd (Im).

Výpočet zaťaženia nadácie je potrebný pre správna voľba jeho geometrické rozmery a plocha základovej základne. V konečnom dôsledku pevnosť a trvanlivosť celej budovy závisí od správneho výpočtu základu. Výpočet sa týka určenia zaťaženia meter štvorcový pôdy a jej porovnanie s prijateľnými hodnotami.

Na výpočet potrebujete vedieť:

• región, v ktorom sa budova stavia;
• Typ pôdy a hĺbka podzemnej vody;
• Materiál, z ktorého budú vyrobené konštrukčné prvky budovy;
• Dispozičné riešenie budovy, počet podlaží, typ strechy.

Na základe požadovaných údajov sa po návrhu konštrukcie vykoná výpočet základu alebo jeho konečné overenie.

Skúsme vypočítať zaťaženie nadácie pre jednoposchodový dom, z plnej tehly súvislého muriva, s hrúbkou steny 40 cm Rozmery domu - 10x8 metrov. Prekrytie suterén– železobetónové dosky, strop 1.NP – drevený na oceľových nosníkoch. Strecha je sedlová, pokrytá plechovou škridlou, so sklonom 25 stupňov. Región - Moskovská oblasť, pôdny typ - vlhké hliny s koeficientom pórovitosti 0,5. Základ je vyrobený z jemnozrnného betónu, hrúbka základovej steny pre výpočet sa rovná hrúbke steny.

Určenie hĺbky základu

Hĺbka inštalácie závisí od hĺbky zamrznutia a typu pôdy. V tabuľke sú uvedené referenčné hodnoty hĺbky zamrznutia pôdy v rôznych regiónoch.

Tabuľka 1 – Referenčné údaje o hĺbke zamrznutia pôdy

Referenčná tabuľka na určenie hĺbky základu podľa regiónu

Vo všeobecnosti by hĺbka základov mala byť väčšia ako hĺbka mrazu, existujú však výnimky vzhľadom na typ pôdy, ktoré sú uvedené v tabuľke 2.

Tabuľka 2 - Závislosť hĺbky založenia od typu pôdy

Hĺbka základu je potrebná pre následný výpočet zaťaženia pôdy a určenie jej veľkosti.

Hĺbku zamrznutia pôdy určíme pomocou tabuľky 1. Pre Moskvu je to 140 cm Pomocou tabuľky 2 zistíme typ pôdy - hlinitú. Hĺbka pokládky nesmie byť menšia ako vypočítaná hĺbka mrazu. Na základe toho sa volí hĺbka základov pre dom na 1,4 metra.

Výpočet zaťaženia strechy

Zaťaženie strechy je rozdelené medzi tie strany základu, na ktorých spočíva cez steny. krokvový systém. Pre bežnú štítovú strechu sú to zvyčajne dve protiľahlé strany základu pre valbovú strechu, všetky štyri strany; Rozložené zaťaženie strechy je určené projektovanou plochou strechy vydelenou plochou zaťažených strán základu a vynásobenou špecifickou hmotnosťou materiálu.

Tabuľka 3 - Špecifická hmotnosť odlišné typy strechy

Referenčná tabuľka - Merná hmotnosť rôznych typov strešných krytín

1. Určite projekčnú plochu strechy. Rozmery domu sú 10x8 metrov, priemetná plocha sedlovej strechy sa rovná ploche domu: 10·8=80 m2.
2. Dĺžka základu sa rovná súčtu jeho dvoch dlhých strán, pretože sedlová strecha spočíva na dvoch dlhých protiľahlých stranách. Preto definujeme dĺžku zaťaženého základu ako 10 2 = 20 m.
3. Plocha základu s hrúbkou 0,4 m zaťaženého strechou: 20·0,4=8 m2.
4. Typ náteru je kovová dlažba, uhol sklonu je 25 stupňov, čo znamená, že vypočítané zaťaženie podľa tabuľky 3 je 30 kg/m2.
5. Zaťaženie strechy na základ je 80/8·30 = 300 kg/m2.

Výpočet zaťaženia snehom

Zaťaženie snehom sa prenáša na základ cez strechu a steny, takže sú zaťažené rovnaké strany základu ako pri výpočte strechy. Vypočíta sa plocha snehovej pokrývky, rovná ploche strechy. Výsledná hodnota sa vydelí plochou zaťažených strán základu a vynásobí sa špecifickou hodnotou zaťaženie snehom, určená mapou.

Tabuľka - výpočet zaťaženia snehom na základoch

1. Dĺžka sklonu pre strechu so sklonom 25 stupňov je (8/2)/cos25° = 4,4 m.
2. Plocha strechy sa rovná dĺžke hrebeňa vynásobenej dĺžkou sklonu (4,4·10)·2=88 m2.
3. Zaťaženie snehom pre Moskovský región podľa mapy je 126 kg/m2. Vynásobíme ju plochou strechy a vydelíme plochou zaťaženej časti základu 88·126/8=1386 kg/m2.

Výpočet zaťaženia podlahy

Podlahy, rovnako ako strecha, zvyčajne spočívajú na dvoch protiľahlých stranách základu, takže výpočet sa vykonáva s prihliadnutím na plochu týchto strán. Podlahová plocha sa rovná ploche budovy. Na výpočet zaťaženia podlahy je potrebné vziať do úvahy počet poschodí a podlahu suterénu, to znamená podlahu prvého poschodia.

Plocha každého podlažia sa vynásobí mernou hmotnosťou materiálu z tabuľky 4 a vydelí sa plochou zaťaženej časti základu.

Tabuľka 4 - Merná hmotnosť podláh

1. Podlahová plocha sa rovná ploche domu - 80 m2. Dom má dve podlažia: jedno železobetónové a jedno drevené na oceľových nosníkoch.
2. Plochu železobetónovej podlahy vynásobíme mernou hmotnosťou z tabuľky 4: 80·500=40000 kg.
3. Vynásobte oblasť drevená podlaha na mernú hmotnosť z tabuľky 4: 80·200=16000 kg.
4. Spočítame ich a zistíme zaťaženie na 1 m2 zaťažovanej časti základu: (40000+16000)/8=7000 kg/m2.

Výpočet zaťaženia steny

Zaťaženie stien sa určí ako objem stien vynásobený špecifickou hmotnosťou z tabuľky 5, získaný výsledok sa vydelí dĺžkou všetkých strán základu vynásobenou jeho hrúbkou.

Tabuľka 5 - Špecifická hmotnosť materiálov stien

Tabuľka - Merná hmotnosť stien

1. Plocha stien sa rovná výške budovy vynásobenej obvodom domu: 3·(10·2+8·2)=108 m2.
2. Objem stien je plocha vynásobená hrúbkou, rovná sa 108·0,4=43,2 m3.
3. Hmotnosť stien zistíme vynásobením objemu mernou hmotnosťou materiálu z tabuľky 5: 43,2·1800=77760 kg.
4. Plocha všetkých strán základu sa rovná obvodu vynásobenému hrúbkou: (10 2 + 8 2) 0,4 = 14,4 m 2.
5. Špecifické zaťaženie stien na základ je 77760/14,4=5400 kg.

Predbežný výpočet zaťaženia základov na zemi

Zaťaženie základu na zemi sa vypočíta ako súčin objemu základu a špecifickej hustoty materiálu, z ktorého je vyrobený, vydelený 1 m 2 plochy jeho základne. Objem možno nájsť ako súčin hĺbky základu a hrúbky základu. Hrúbka základu sa počas predbežného výpočtu rovná hrúbke stien.

Tabuľka 6 - Špecifická hustota základových materiálov

Tabuľka - špecifická hustota materiálov pre pôdu

1. Plocha základu je 14,4 m2, hĺbka je 1,4 m. Objem základu je 14,4·1,4=20,2 m3.
2. Hmotnosť základu z jemnozrnného betónu je: 20,2·1800=36360 kg.
3. Zaťaženie pôdy: 36360/14,4=2525 kg/m2.

Výpočet celkového zaťaženia na 1 m 2 pôdy

Výsledky predchádzajúcich výpočtov sú zhrnuté a vypočíta sa maximálne zaťaženie základu, ktoré bude väčšie na tých stranách, na ktorých spočíva strecha.

Podmienený návrhový odpor pôdy R 0 sa určuje podľa tabuliek SNiP 2.02.01-83 „Základy budov a stavieb“.

1. Spočítame hmotnosť strechy, zaťaženie snehom, hmotnosť podláh a stien, ako aj základov na zemi: 300+1386+7000+5400+2525=16,611 kg/m 2 =17 t/m 2.
2. Podmienečnú návrhovú odolnosť pôdy určujeme podľa tabuliek SNiP 2.02.01-83. Pre mokré hliny s koeficientom pórovitosti 0,5 je R0 2,5 kg/cm2 alebo 25 t/m2.

Z výpočtu je zrejmé, že zaťaženie pôdy je v rámci prípustných limitov.

Pri navrhovaní akýchkoľvek elektrických obvodov sa vykonávajú výpočty výkonu. Na základe toho sa vyberú hlavné prvky a vypočíta sa prípustné zaťaženie. Ak výpočet pre jednosmerný prúd nie je ťažký (v súlade s Ohmovým zákonom je potrebné vynásobiť prúdovú silu napätím - P = U * I), potom s výpočtom výkonu striedavého prúdu to nie je také jednoduché . Na vysvetlenie sa budete musieť obrátiť na základy elektrotechniky, bez toho, aby ste zachádzali do podrobností, tu je stručné zhrnutie hlavných bodov.

Celkový výkon a jeho komponenty

V obvodoch striedavého prúdu sa výpočty výkonu vykonávajú s prihliadnutím na zákony sínusových zmien napätia a prúdu. V tejto súvislosti bol zavedený koncept celkového výkonu (S), ktorý zahŕňa dve zložky: reaktívnu (Q) a aktívnu (P). Grafický popis týchto veličín je možné urobiť pomocou mocninového trojuholníka (pozri obr. 1).

Aktívna zložka (P) sa vzťahuje na výkon užitočného zaťaženia (nevratná premena elektriny na teplo, svetlo atď.). Táto hodnota sa meria vo wattoch (W), na úrovni domácností je obvyklé počítať v kilowattoch (kW), v priemyselnom sektore - megawatty (mW).

Jalová zložka (Q) popisuje kapacitnú a indukčnú elektrickú záťaž v obvode striedavého prúdu, jednotkou merania tejto veličiny je Var.

Ryža. 1. Trojuholník výkonov (A) a napätí (V)

V súlade s grafickým znázornením možno vzťahy v mocninovom trojuholníku popísať pomocou elementárnych goniometrických identít, čo umožňuje použiť nasledujúce vzorce:

• S = √P 2 +Q 2, - pre plný výkon;
• a Q = U*I*cos⁡φ, a P = U*I*sin φ - pre reaktívne a aktívne zložky.

Tieto výpočty sú použiteľné pre jednofázová sieť(napríklad domácnosť 220 V), na výpočet výkonu trojfázovej siete (380 V), musíte k vzorcom pridať multiplikátor - √3 (so symetrickou záťažou) alebo sčítať výkony všetkých fáz ( ak je zaťaženie asymetrické).

Aby sme lepšie pochopili proces vplyvu zložiek celkového výkonu, uvažujme o „čistom“ prejave záťaže v aktívnej, indukčnej a kapacitnej forme.

Aktívne zaťaženie

Zoberme si hypotetický obvod, ktorý využíva "čistý" aktívny odpor a vhodný zdroj striedavého napätia. Grafický popis činnosti takéhoto obvodu je znázornený na obrázku 2, ktorý zobrazuje hlavné parametre pre určitý časový rozsah (t).

Obrázok 2. Výkon ideálnej aktívnej záťaže

Vidíme, že napätie a prúd sú synchronizované vo fáze aj vo frekvencii, zatiaľ čo výkon má dvojnásobnú frekvenciu. Všimnite si, že smer tejto veličiny je kladný a neustále sa zvyšuje.

Kapacitné zaťaženie

Ako je možné vidieť na obrázku 3, graf charakteristík kapacitnej záťaže sa mierne líši od aktívnej.

Obrázok 3. Graf ideálneho kapacitného zaťaženia

Frekvencia kmitov kapacitného výkonu je dvojnásobkom frekvencie sínusovej zmeny napätia. Pokiaľ ide o celkovú hodnotu tohto parametra, počas jednej harmonickej periódy sa rovná nule. Zároveň nie je pozorovaný ani nárast energie (∆W). Tento výsledok naznačuje, že k jeho pohybu dochádza v oboch smeroch reťaze. To znamená, že keď sa napätie zvýši, náboj sa akumuluje v kapacite. Keď nastane záporná polovica cyklu, nahromadený náboj sa vybije do obvodu obvodu.

Počas procesu akumulácie energie v zaťažovacej kapacite a následnom vybíjaní sa nevykonáva žiadna užitočná práca.

Indukčná záťaž

Nižšie uvedený graf ukazuje povahu „čistej“ indukčnej záťaže. Ako vidíme, zmenil sa iba smer výkonu, čo sa týka nárastu, rovná sa nule.

Negatívne účinky reaktívnej záťaže

Vo vyššie uvedených príkladoch sa zvažovali možnosti tam, kde existovalo „čisté“ reaktívne zaťaženie. Faktor vplyvu aktívneho odporu nebol braný do úvahy. Za takýchto podmienok je reaktívny účinok nulový, čo znamená, že ho možno ignorovať. Ako viete, v reálnych podmienkach je to nemožné. Aj keby hypoteticky takáto záťaž existovala, nemožno vylúčiť odpor medených alebo hliníkových vodičov kábla potrebného na pripojenie k zdroju energie.

Reaktívna zložka sa môže prejaviť vo forme zahrievania aktívnych komponentov obvodu, napríklad motora, transformátora, spojovacích vodičov, napájacieho kábla atď. Na to sa vynakladá určité množstvo energie, čo vedie k zníženiu základných charakteristík.

Jalový výkon ovplyvňuje obvod nasledovne:

• nevytvára žiadnu užitočnú prácu;
• spôsobuje vážne straty a abnormálne zaťaženie elektrických spotrebičov;
• môže spôsobiť vážnu nehodu.

Preto pri vhodných výpočtoch pre elektrický obvod nemožno vylúčiť vplyv indukčného a kapacitného zaťaženia a v prípade potreby zabezpečiť použitie technické systémy kompenzovať to.

Výpočet spotreby energie

V každodennom živote sa často musíte zaoberať výpočtom spotreby energie, napríklad skontrolovať prípustné zaťaženie elektroinštalácie pred pripojením elektrického spotrebiča náročného na zdroje (klimatizácia, kotol, elektrický sporák atď.). Tiež takýto výpočet je potrebný pri výbere ističov pre rozvádzač, cez ktorý je byt pripojený k el.

V takýchto prípadoch nie je potrebné počítať výkon podľa prúdu a napätia, stačí spočítať spotrebu energie všetkých zariadení, ktoré je možné zapnúť súčasne. Bez toho, aby ste sa zapájali do výpočtov, môžete túto hodnotu pre každé zariadenie zistiť tromi spôsobmi:

Pri výpočtoch je potrebné vziať do úvahy, že štartovací výkon niektorých elektrických spotrebičov sa môže výrazne líšiť od nominálneho. V prípade zariadení pre domácnosť nie je tento parameter takmer nikdy uvedený v technickej dokumentácii, takže sa musíte obrátiť na príslušnú tabuľku, ktorá obsahuje priemerné hodnoty parametrov štartovacieho výkonu pre rôzne zariadenia (odporúča sa zvoliť maximálnu hodnotu) .

Stanovenie maximálneho zaťaženia metódou koeficientu potreby

Táto metóda je najjednoduchšia a vychádza z výpočtu maximálneho aktívneho zaťaženia pomocou vzorca:

Metódu koeficientu spotreby možno použiť na výpočet zaťaženia pre tie jednotlivé skupiny elektrických prijímačov, dielne a podniky ako celok, pre ktoré sú k dispozícii údaje o hodnote tohto koeficientu (pozri).

Pri výpočte záťaže pre jednotlivé skupiny elektrických prijímačov sa táto metóda odporúča pre tie skupiny, ktorých elektrické prijímače pracujú s konštantnou záťažou a so spínacím faktorom rovným (alebo blízkym) jednotke, ako sú napríklad elektromotory čerpadiel, fanúšikov atď.

Na základe hodnoty P30 získanej pre každú skupinu elektrických prijímačov sa určí reaktívne zaťaženie:

a tanφ je určený cosφ, charakteristickým pre danú skupinu elektrických prijímačov.

Potom sa aktívne a reaktívne zaťaženie spočítajú samostatne a zistí sa celkové zaťaženie:

Zaťaženia ΣР30 a ΣQ30 predstavujú súčet maxím pre jednotlivé skupiny elektrických prijímačov, pričom v skutočnosti by sa malo určiť maximum súčtu. Preto pri určovaní zaťaženia na časti siete s veľkým počtom heterogénnych skupín elektrických prijímačov by sa mal zaviesť maximálny kombinovaný koeficient KΣ, t.j. akceptovať:

Hodnota KΣ sa pohybuje od 0,8 do 1 a dolná hranica sa zvyčajne akceptuje pri výpočte zaťaženia v celom podniku ako celku.

Pre vysoký výkon, ako aj pre elektrické prijímače, s ktorými sa v projekčnej praxi stretávame len zriedka alebo dokonca prvýkrát, by sa faktory dopytu mali identifikovať objasnením skutočných faktorov zaťaženia spolu s technológmi.

Stanovenie maximálnych zaťažení dvojčlennou expresnou metódou

Túto metódu navrhol Ing. D. S. Livshits spočiatku na určenie konštrukčného zaťaženia elektromotorov jednotlivých pohonov kovoobrábacích strojov a potom sa rozšíril na ďalšie skupiny elektrických prijímačov.

Podľa tejto metódy sa polhodinové maximálne aktívne zaťaženie pre skupinu elektrických prijímačov rovnakého prevádzkového režimu určí z výrazu:

kde Рun je inštalovaný výkon n najväčších výkonových prijímačov, b, c-koeficienty, konštantné pre určitú skupinu výkonových prijímačov rovnakého prevádzkového režimu.

Vo fyzickom význame prvý termín kalkulačný vzorec určuje priemerný výkon a druhý určuje dodatočný výkon, ktorý sa môže vyskytnúť do pol hodiny v dôsledku zhody maximálnych zaťažení jednotlivých elektrických prijímačov skupiny. Preto:

Z toho vyplýva, že pre malé hodnoty Rup v porovnaní s Ru, ktoré sa vyskytujú pri veľkom počte elektrických prijímačov viac-menej rovnakého výkonu, K30 ≈KI a druhý člen výpočtového vzorca možno v takýchto prípadoch zanedbať, odber P30 ≈ bPp ≈ Psr.cm. Naopak, pri malom počte elektrických prijímačov, najmä ak sa výrazne líšia vo výkone, sa vplyv druhého členu vzorca stáva veľmi významným.

Výpočty pomocou tejto metódy sú ťažkopádnejšie ako pomocou metódy koeficientu dopytu. Preto je použitie metódy dvojčlenného vyjadrenia opodstatnené len pre skupiny výkonových prijímačov pracujúcich s premenlivou záťažou a s nízkymi spínacími faktormi, pri ktorých faktory dopytu buď úplne chýbajú, alebo môžu viesť k chybným výsledkom. Najmä napríklad môžeme odporučiť použitie tejto metódy pre elektromotory kovoobrábacích strojov a pre nízkovýkonové odporové elektrické pece s periodickým zaťažením výrobkov.

Metodika stanovenia plného zaťaženia S30 pomocou tejto metódy je podobná tej, ktorá je opísaná pre metódu koeficientu spotreby.

Stanovenie maximálneho zaťaženia metódou efektívneho počtu elektrických prijímačov.

Efektívnym počtom elektrických prijímačov sa rozumie taký počet prijímačov, výkonovo rovnakých a homogénnych v prevádzkovom režime, ktorý určuje rovnakú hodnotu vypočítaného maxima ako skupina prijímačov rôzneho výkonu a prevádzkového režimu.

Efektívny počet výkonových prijímačov je určený výrazom:

Podľa veľkosti n e a koeficient využitia zodpovedajúci danej skupine elektrických prijímačov, maximálny koeficient CM a následne polhodinové maximum aktívnej záťaže sú určené z referenčných tabuliek.

Na výpočet zaťaženia ktorejkoľvek skupiny elektrických prijímačov rovnakého prevádzkového režimu má určenie PE zmysel iba vtedy, ak sa elektrické prijímače zahrnuté v skupine výrazne líšia výkonom.

S rovnakým výkonom p elektrických prijímačov zaradených do skupiny

tj efektívny počet elektromotorov sa rovná skutočnému počtu. Preto sa pri rovnakých alebo mierne odlišných výkonoch elektrických prijímačov skupiny odporúča určiť CM na základe skutočného počtu elektrických prijímačov.

Pri výpočte zaťaženia pre niekoľko skupín elektrických prijímačov je potrebné určiť priemernú hodnotu koeficientu využitia pomocou vzorca:

Metóda efektívneho počtu elektrických prijímačov je použiteľná pre všetky skupiny elektrických prijímačov, vrátane elektrických prijímačov s prerušovanou prevádzkou. V druhom prípade sa inštalovaný výkon Ru zníži na PV = 100%, teda na dlhodobý prevádzkový režim.

Metóda efektívneho počtu výkonových prijímačov je lepšia ako iné metódy v tom, že maximálny koeficient, ktorý je funkciou počtu výkonových prijímačov, sa podieľa na určovaní zaťaženia. Inými slovami, táto metóda počíta maximálny súčet zaťažení jednotlivých skupín, a nie súčet maxím, ako je to napríklad pri metóde koeficientu dopytu.

Na výpočet reaktívnej zložky zaťaženia Q30 zo zistenej hodnoty P30 je potrebné určiť tanφ. Na tento účel je potrebné vypočítať priemerné zaťaženie pri posune pre každú skupinu elektrických prijímačov a určiť tanφ z pomeru:

Ak sa vrátime k definícii PE, treba poznamenať, že pri veľkom počte skupín a rôznych výkonoch jednotlivých elektrických prijímačov v skupinách sa nájdenie ΣРу2 ukazuje ako prakticky neprijateľné. Preto sa používa zjednodušená metóda na určenie pe v závislosti od relatívnej hodnoty efektívneho počtu elektrických prijímačov p"e = ne/n.

Toto číslo sa zistí z referenčných tabuliek v závislosti od pomerov:

kde n1 je počet výkonových prijímačov, z ktorých každý má výkon najmenej polovičný ako najsilnejší výkonový prijímač, ΣРпг1 je súčet inštalovaných kapacít týchto výkonových prijímačov, n je počet všetkých výkonových prijímačov, ΣPу je súčet inštalovaných výkonov všetkých výkonových prijímačov.

Určenie maximálneho zaťaženia na základe špecifických sadzieb spotreby elektriny na jednotku výkonu

S informáciou o plánovanej produktivite podniku, dielne alebo technologickej skupiny prijímačov a o , vieme vypočítať maximálne polhodinové aktívne zaťaženie pomocou výrazu

kde Wyd je merná spotreba elektriny na tonu produktu, M je ročný výkon, Tm.a je ročný počet hodín používania maximálnej aktívnej záťaže.

V tomto prípade sa plné zaťaženie určí na základe váženého priemerného ročného účinníka:

Táto metóda výpočtu môže slúžiť na približné určenie zaťaženia pre podniky ako celok alebo jednotlivé dielne, ktoré vyrábajú hotové výrobky. Na výpočet zaťaženia jednotlivých úsekov elektrických sietí sa použitie tejto metódy spravidla ukazuje ako nemožné.

Špeciálne prípady stanovenia maximálneho zaťaženia s počtom elektrických prijímačov do piatich

Výpočty zaťaženia pre skupiny s malým počtom elektrických prijímačov je možné vykonať pomocou nasledujúcich zjednodušených metód.

1. Ak sú v skupine dva alebo tri elektrické prijímače, môžete použiť súčet menovitých výkonov elektrických prijímačov ako vypočítané maximálne zaťaženie:

a zodpovedajúcim spôsobom

Pre elektrické prijímače rovnakého typu, výkonu a prevádzkového režimu je prípustný aritmetický súčet celkových výkonov. potom

2. Ak je v skupine štyri až päť elektrických prijímačov rovnakého typu, výkonu a prevádzkového režimu, maximálne zaťaženie možno vypočítať na základe priemerného faktora zaťaženia a v tomto prípade je možné povoliť aritmetický súčet celkových kapacít. :

3. Pri rovnakom počte rôznych typov elektrických prijímačov by sa vypočítané maximálne zaťaženie malo brať ako súčet súčinov menovitých výkonov elektrických prijímačov a faktorov zaťaženia charakteristických pre tieto elektrické prijímače:

a zodpovedajúcim spôsobom:

Určenie maximálnych zaťažení, ak skupina obsahuje okrem trojfázových aj jednofázové elektrické prijímače

Ak celkový inštalovaný výkon stacionárnych a mobilných jednofázových energetických prijímačov nepresahuje 15% celkového výkonu trojfázových energetických prijímačov, potom možno celú záťaž považovať za trojfázovú, bez ohľadu na stupeň rovnomernosti rozloženia jednofázové zaťaženie naprieč fázami.

V opačnom prípade, to znamená, že ak celkový inštalovaný výkon jednofázových elektrických prijímačov presiahne 15% celkového výkonu trojfázových elektrických prijímačov, rozdelenie jednofázových záťaží medzi fázy by sa malo vykonať tak, aby dosiahne sa najvyšší stupeň jednotnosti.

Ak je to možné, zaťaženie sa môže vypočítať obvyklým spôsobom, ale ak nie, výpočet by sa mal vykonať pre jednu z najfrekventovanejších fáz. V tomto prípade sú možné dva prípady:

1. všetky jednofázové elektrické prijímače sú zapnuté na fázové napätie,

2. Medzi jednofázovými elektrickými prijímačmi sú aj také, ktoré sú pripojené na sieťové napätie.

V prvom prípade by sa mal inštalovaný výkon odoberať pre skupiny trojfázových výkonových prijímačov (ak existujú) jednu tretinu ich skutočného výkonu, pre skupiny jednofázových výkonových prijímačov - výkon pripojený k najviac zaťaženej fáze.

Pomocou takto získaných fázových výkonov sa pomocou ktorejkoľvek z metód vypočíta maximálne zaťaženie najviac zaťaženej fázy a potom vynásobením tohto zaťaženia číslom 3 sa určí zaťaženie trojfázového vedenia.

V druhom prípade možno najviac zaťaženú fázu určiť iba výpočtom priemerných výkonov, pre ktoré musia byť jednofázové záťaže pripojené na sieťové napätie privedené do príslušných fáz.

Aktívny výkon jednofázových prijímačov, pripojených napríklad medzi fázy ab a ac, redukovaný na fázu a, je určený výrazom:

V súlade s tým jalový výkon takýchto prijímačov

tu Pab, Ras sú výkony spojené s lineárnym napätím medzi fázami ab a ac, p(ab)a, p(ac)a, q(ab)a, q(ac)a sú redukčné koeficienty záťaže pripojené k lineárnemu napätiu, k fáze a.

Kruhovým preusporiadaním indexov možno získať výrazy na zníženie výkonu na akúkoľvek fázu.

Otázka výberu prierezu kábla na inštaláciu elektrického vedenia v dome alebo byte je veľmi vážna. Ak tento indikátor nezodpovedá zaťaženiu v okruhu, izolácia drôtu sa jednoducho začne prehrievať, potom sa roztopí a spáli. Konečným výsledkom je skrat. Ide o to, že zaťaženie vytvára určitú hustotu prúdu. A ak je prierez kábla malý, hustota prúdu v ňom bude vysoká. Pred nákupom je preto potrebné vypočítať prierez kábla podľa zaťaženia.

Samozrejme, nemali by ste si náhodne vybrať drôt s väčším prierezom. To zasiahne predovšetkým váš rozpočet. Pri menšom priereze kábel nemusí vydržať zaťaženie a rýchlo zlyhá. Preto je najlepšie začať otázkou, ako vypočítať zaťaženie kábla? A až potom na základe tohto indikátora vyberte samotný elektrický vodič.

Výpočet výkonu

Najjednoduchšie je vypočítať celkový výkon, ktorý dom či byt spotrebuje. Tento výpočet poslúži na výber prierezu vodiča od stĺpa elektrického vedenia po vstupný istič na chate alebo od vstupného rozvádzača do bytu po prvú rozvodnú skriňu. Drôty v slučkách alebo miestnostiach sa vypočítajú rovnakým spôsobom. Je jasné, že vstupný kábel bude mať najväčší prierez. A čím ďalej ste od prvej distribučnej skrinky, tým menej sa tento ukazovateľ zníži.

Ale vráťme sa k výpočtom. Takže v prvom rade je potrebné určiť celkový výkon spotrebiteľov. Každý z nich (domáce spotrebiče a svietidlá) má na tele označený tento indikátor. Ak ho nemôžete nájsť, pozrite sa do pasu alebo pokynov.

Potom je potrebné sčítať všetky právomoci. Ide o celkový výkon domu alebo bytu. Presne rovnaký výpočet je potrebné vykonať pre obrysy. Je tu však jeden kontroverzný bod. Niektorí odborníci odporúčajú vynásobiť celkový indikátor redukčným faktorom 0,8, pričom dodržia pravidlo, že nie všetky zariadenia budú pripojené k okruhu súčasne. Iní, naopak, navrhujú násobenie zvyšujúcim sa faktorom 1,2, čím sa vytvorí určitá rezerva do budúcnosti, pretože je vysoká pravdepodobnosť, že sa v dome alebo byte objavia ďalšie. domáce prístroje. Podľa nášho názoru je optimálna druhá možnosť.

Výber kábla

Teraz, keď poznáte indikátor celkového výkonu, môžete vybrať prierez vodiča. PUE obsahuje tabuľky, ktoré uľahčujú túto voľbu. Uveďme niekoľko príkladov pre elektrické vedenie s napätím 220 voltov.

• Ak je celkový výkon 4 kW, potom bude prierez vodiča 1,5 mm².
• Výkon 6 kW, prierez 2,5 mm².
• Výkon 10 kW – prierez 6 mm².

Presne rovnaká tabuľka existuje pre elektrickú sieť s napätím 380 voltov.

Výpočet aktuálneho zaťaženia

Toto je najpresnejšia hodnota výpočtu pre aktuálne zaťaženie. Na to sa používa vzorec:

I=P/U cos φ, kde

• I je súčasná sila;
• P – celkový výkon;
• U – sieťové napätie (v tomto prípade 220 V);
• cos φ – účinník.

Existuje vzorec pre trojfázovú elektrickú sieť:

I=P/(U cos φ)*√3.

Prierez kábla je určený podľa aktuálneho indikátora podľa rovnakých tabuliek v PUE. Opäť si uveďme niekoľko príkladov.

• Prúd 19 A – prierez kábla 1,5 mm².
• 27 A – 2,5 mm².
• 46 A – 6 mm².

Rovnako ako v prípade určenia výkonového prierezu je aj tu najlepšie vynásobiť ukazovateľ prúdu násobiacim faktorom 1,5.

Odds

Existujú určité podmienky, za ktorých sa prúd vo vnútri vedenia môže zvýšiť alebo znížiť. Napríklad pri otvorenom elektrickom vedení, keď sú drôty položené pozdĺž stien alebo stropov, bude sila prúdu vyššia ako v uzavretom okruhu. To priamo súvisí s teplotou životné prostredie. Čím je väčší, tým väčší prúd tento kábel unesie.

Pozor! Všetky vyššie uvedené tabuľky PUE sú vypočítané za podmienky, že vodiče sú prevádzkované pri teplote +25 °C, pričom teplota samotných káblov nepresahuje +65 °C.

To znamená, že sa ukáže, že ak sa do jedného zásobníka, zvlnenia alebo potrubia položí niekoľko drôtov naraz, teplota vo vnútri vedenia sa zvýši v dôsledku zahrievania samotných káblov. To vedie k tomu, že prípustné prúdové zaťaženie sa zníži o 10-30 percent. To isté platí pre otvorené rozvody vo vykurovaných miestnostiach. Preto môžeme konštatovať: pri výpočte prierezu kábla v závislosti od aktuálneho zaťaženia pri zvýšených prevádzkových teplotách si môžete vybrať drôty menšej plochy. To je, samozrejme, dobrá úspora. Mimochodom, v PUE sú aj tabuľky redukčných koeficientov.

Je tu ešte jeden bod, ktorý sa týka dĺžky použitého elektrický kábel. Čím dlhšie je vedenie, tým väčšia je strata napätia v sekciách. Akékoľvek výpočty používajú stratu 5%. To znamená, že toto je maximum. Ak sú straty väčšie ako táto hodnota, potom bude potrebné zväčšiť prierez kábla. Mimochodom, nie je ťažké nezávisle vypočítať straty prúdu, ak poznáte odpor vedenia a prúdové zaťaženie. Hoci najlepšia možnosť– použite tabuľku PUE, ktorá stanovuje vzťah medzi momentom zaťaženia a stratami. V tomto prípade je záťažový moment súčinom spotreby energie v kilowattoch a dĺžky samotného kábla v metroch.

Pozrime sa na príklad, v ktorom môže inštalovaný kábel s dĺžkou 30 mm v sieti striedavého prúdu s napätím 220 voltov vydržať zaťaženie 3 kW. V tomto prípade bude moment zaťaženia rovný 3*30=90. Pozeráme sa na tabuľku PUE, ktorá ukazuje, že tomuto momentu zodpovedajú straty vo výške 3 %. To znamená, že je to menej ako nominálna hodnota 5 %. Čo je prijateľné. Ako už bolo spomenuté vyššie, ak by vypočítané straty presiahli päťpercentnú hranicu, potom by bolo potrebné zakúpiť a nainštalovať kábel väčšieho prierezu.

Pozor! Tieto straty výrazne ovplyvňujú osvetlenie nízkonapäťovými svietidlami. Pretože pri 220 voltoch sa 1-2 V veľmi neodráža, ale pri 12 V je to okamžite viditeľné.

V súčasnosti hliníkové drôty sa zriedka používajú v elektroinštalácii. Musíte však vedieť, že ich odolnosť je 1,7-krát väčšia ako u medených. A to znamená, že ich straty sú mnohonásobne väčšie.

Čo sa týka trojfázové siete, potom je tu moment zaťaženia šesťkrát väčší. Závisí to od skutočnosti, že samotné zaťaženie je rozdelené do troch fáz, a to je zodpovedajúci exponenciálny nárast krútiaceho momentu. Plus dvojnásobné zvýšenie vďaka symetrickému rozdeleniu spotreby energie medzi fázy. V tomto prípade musí byť prúd v nulovom obvode nulový. Ak je rozdelenie fáz asymetrické a to vedie k zvýšeniu strát, potom budete musieť vypočítať prierez kábla pre zaťaženie v každom vodiči samostatne a vybrať ho podľa maximálnej vypočítanej veľkosti.

Záver k téme

Ako vidíte, na výpočet prierezu kábla pre zaťaženie musíte vziať do úvahy rôzne koeficienty (zníženie a zvýšenie). Nie je ľahké to urobiť sami, ak rozumiete elektrotechnike na úrovni amatéra alebo začínajúceho majstra. Preto moja rada je pozvať vysokokvalifikovaného odborníka, nechať ho urobiť všetky výpočty sám a zostaviť kompetentnú schému zapojenia. Inštaláciu však môžete vykonať sami.