Расчет электрических нагрузок
Сегодня речь пойдет о том, как правильно выполнить расчет потребляемой мощности электроэнергии для частного дома, что такое установленная и расчетная мощность нагрузки и для чего вообще нужны все эти расчеты.
Расчет электрических нагрузок производится по двум основным причинам.
Во первых имея представление, какая выделенная мощность нужна для вашего дома, вы можете обратиться в свою энергосбытовую компанию с целью получения именно той мощности, которая вам необходима. Правда надо учитывать наши реалии, далеко не всегда вам пойдут на встречу. В сельской местности зачастую электросети находятся в весьма плачевном состоянии и действует жесткий лимит на выделяемую электроэнергию, поэтому в лучшем случае вам выделят не более 15 кВт, а порой даже этого не добиться.
Во вторых расчетная мощность всех потребителей является основным показателем при выборе номинальных токов защитных и коммутационных аппаратов, а также при выборе необходимого сечения проводников.
Итак, выполнив расчет электрических нагрузок всех наших потребителей, мы узнаем суммарную расчетную мощность (расчетный ток). Под этим понятием подразумевается мощность, равная ожидаемой максимальной нагрузке сети за 30 минут.
Для того, чтобы правильно выполнить расчет нам необходимо знать установленную мощность всех электроприемников и расчетные коэффициенты.
Установленная мощность — это сумма номинальных мощностей всех устройств-потребителей электроэнергии в доме. Значение номинальной мощности берется из паспортных данных на электрооборудование и не является фактической мощностью потребления.
Расчетные коэффициенты, которые необходимо учитывать при расчетах — коэффициент спроса Кс, коэффициент использования Ки и коэффициент мощности cos φ.
Коэффициент спроса — это отношение совмещенного получасового максимума нагрузки электроприемников к их суммарной установленной мощности. То есть он вводится с учетом того, что в любой момент времени не все электроприборы будут потреблять свою полную мощность.
Кс = Рр/Ру ,
где Рр – расчетная электрическая нагрузка, кВт;
Ру – установленная мощность электроприемников, кВт.
Коэффициент использования — это отношение фактически потребляемой мощности к установленный мощности за определенный период времени.
Ки = Р/Ру
Коэффициент мощности cosφ — это отношение активной мощности, потребляемой нагрузкой к ее полной мощности.
cosφ = Р/S
где P – активная мощность, кВт;
Ру – полная мощность, кВА.
Все коэффициенты принимаются из таблиц соответствующих нормативных документов. Также ниже в таблице указана паспортная (номинальная) мощность отдельных электропотребителей.
| Наименование | Расчетные коэффициенты | ||
| спроса Кс | использования Ки | ||
| Стиральная машина | 2 | 1,0 | 0,6 |
| Посудомоечная машина | 2 | 0,8 | 0,8 |
| Проточный водонагреватель | 3,5 | 0,4 | 1,0 |
| Кондиционер | 2,5 | 0,7 | 0,8 |
| Электрокамин | 2 | 0,4 | 1,0 |
| Бойлер | 6 | 0. 6 | 0,9 |
| Электрообогреватель | 2 | 0,8 | 1,0 |
| Тепловентилятор | 1,5 | 0,9 | 0,9 |
| Теплый пол | 60 Вт/м2 | 0,5 | 1,0 |
| Кухонные комбайны, кофеварки, электрочайники(суммарно) | 4-5 кВт | 0,3 | 1,0 |
| Сауна | 4-12 кВт | 0,8 | 0,8 |
| Душевая кабина | 3,0 | 0,6 | 0,8 |
| Газонокосилка | 1,5 | 0,4 | 0,8 |
| Погружной насос | 0,75 – 1,5 кВт | 0,8 | 0,9 |
| Компьютеры | 0,5 | 0,6 | 1,0 |
| Бытовая розеточная сеть (телевизор, холодильник, утюг, пылесос и т.д) | 100 Вт/розетку | — | 0,7 — 1,0 |
| Освещение кухни | 25-30 Вт/м2 | 1,0 | 0,8 |
| Освещение коридора | 20-25 Вт/м2 | 0,8 | 0,8 |
| Освещение гостиной | 35-40 Вт/м2 | 0,8 | 0,8 |
| Освещение спальни | 25-30 Вт/м2 | 1,0 | 0,8 |
Для примера предположим, что у нас есть дачный домик с двумя комнатами, кухней и прихожей.
| Помещение | Потребители | Номинальная мощность кВт |
| Кухня | Освещение 2 Розетки Стиральная машина Холодильник | 0,1 0,2 2,2 0,7 |
| Комната | Освещение 3 Розетки Электрообогреватель Компьютер | 0,2 0,3 2 0,5 |
| Комната | Освещение 2 Розетки Вентилятор | 0,1 0,2 0,3 |
| Прихожая | Освещение 2 Розетки | 0,1 0,3 |
Далее переходим уже непосредственно к расчету мощности с учетом всех коэффициентов. Все однотипные электроприемники, такие как розеточная сеть, освещение, объединим в группы и сложим их номинальную мощность. Остальные приемники посчитаем отдельно.
| Потребители | Номинальная мощность кВт | Расчетные коэффициенты | Расчетная мощность | Расчетный ток | |||
| Спроса | Использования | Мощности | Активная кВт | Полная кВА | |||
| Освещение | 0,5 | 0,7 | 0,8 | 1 | 0,28 | 0,28 | 1,3 |
| Розетки | 1 | 0,3 | 0,8 | 0,8 | 0,24 | 0,3 | 1,4 |
| Стиральная машина | 2,2 | 1 | 0,6 | 0,75 | 1,32 | 1,76 | 8 |
| Холодильник | 0,7 | — | 0,8 | 0,65 | 0,56 | 0,9 | 4 |
| Электрообогреватель | 2 | 0,8 | 1 | 1 | 1,6 | 1,6 | 7,3 |
| Компьютер | 0,5 | 0,6 | 1 | 0,65 | 0,3 | 0,5 | 2,3 |
| Вентилятор | 0,3 | — | 1 | 0,75 | 0,3 | 0,4 | 1,9 |
| 7,2 | 4,6 | 5,74 | 26,2 | ||||
Для определения расчетной активной мощности необходимо номинальную (установленную) мощность умножить на коэффициенты спроса и использования — Pр = Pу * Кс * Ки.
Полную мощность находим, разделив расчетную активную мощность на коэффициент мощности — S = Pp/cos φ.
Расчетный ток для однофазной сети определяется по формуле Ip = Pp/U*cos φ или Ip = S/U. Для трехфазной сети формула будет иметь такой вид Ip = Pp/1,73*U*cos φ или Ip = S/1,73*U.
Для того, чтобы примерно прикинуть какая мощность нужна для дома, можно и не делать таких подробных расчетов. Достаточно сложить установленную мощность потребителей, которые будут использоваться и умножить это значение на коэффициент спроса.
| Номинальная мощность кВт | до 14 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 и более |
| Коэффициент спроса | 0,8 | 0,65 | 0,6 | 0,55 | 0,5 | 0,48 | 0,45 |
Правда надо учитывать, что это значение будет очень приблизительное и в дальнейшем его придется корректировать.
Расчет нагрузок электроустановки, коэффициент использования
Основным показателем режима работы электроустановки является коэффициент использования активной мощности одной электроустановки kи или группы электроустановок Ки – это отношение средней активной мощности отдельного приемника или группы к ее номинальному значению:
kи = pc/pном;
Зная график нагрузки по активной мощности, коэффициент использования активной мощности электроустановки за смену может быть определен из выражения
где Эсм – активная энергия, потребляемая при наиболее загруженной смене;
Эном – энергия, которая могла бы быть потреблена за смену при номинальной загрузке всех электроприемников.
Площадь под графиком нагрузки в масштабе выражает количество потребляемой электрической энергии за смену (год).
Средние нагрузки для смены определяются по выражению
Рсм = Эсм/tсм.
Значения коэффициента использования Ки для различных электроприемников определены из опыта эксплуатации и принимаются при проектировании по справочным материалам.
Принято:
— если Ки меньше 0,6, то электроприемники (или группа) работают с переменным графиком нагрузки;
— если Ки больше или равно 0,6, то электроприемники (или группа) работают с постоянным графиком нагрузки.
Таблица. Коэффициенты использования и коэффициенты мощности некоторых электроприемников промышленных предприятий
Наименование ЭП | Ки | cosф |
Металлорежущие станки мелкосерийного производства с нормальным режимом работы (мелкие токарные, строгальные, долбежные, фрезерные, сверлильные, и т.п.) | 0,12 – 0,14 | 0,5 |
То же при крупносерийном производстве | 0,16 | 0,6 |
То же при тяжелом режиме работы (штамповочные прессы, автоматы, револьверные, обдирочные, зубофрезерные, а также крупные токарные, фрезерные, и т.п.) | 0,17 – 0,25 | 0,65 |
Поточные линии, станки с ЧПУ | 0,6 | 0,7 |
Переносный электроинструмент | 0,06 | 0,065 |
Вентиляторы, эксгаустеры, санитарно-техническая вентиляция | 0,6 – 0,8 | 0,8 – 0,85 |
Краны, тельферы, кран-балки при ПВ = 25 % | 0,06 | 0,5 |
То же при ПВ = 40 % | 0,1 | 0,5 |
Транспортеры | 0,5 – 0,6 | 0,7 – 0,8 |
Сварочные трансформаторы дуговой сварки | 0,25 – 0,3 | 0,35 – 0,4 |
Приводы молотов, ковочных машин, волочильных станков, очистных барабанов, бегунов и др. | 0,2 – 0,24 | 0,65 |
Элеваторы, шнеки, несбалансированные конвейеры | 0,4 – 0,5 | 0,6 – 0,7 |
Однопостовые сварочные двигатель — генераторы | 0,3 | 0,6 |
Многопостовые сварочные двигатель — генераторы | 0,5 | 0,7 |
Сварочные машины шовные | 0,2 – 0,5 | 0,7 |
Насосы, компрессоры, дизель — генераторы, двигатель — генераторы | 0,7 – 0,8 | 0,8 – 0,85 |
Сварочные машины стыковые и точечные | 0,2 – 0,25 | 0,6 |
Сварочные дуговые автоматы | 0,35 | 0,5 |
Печи сопротивления с автоматической загрузкой изделий, сушильные шкафы, нагревательные приборы | 0,75 – 0,8 | 0,95 |
Печи сопротивления с неавтоматической загрузкой | 0,5 | 0,95 |
Вакуум — насосы | 0,95 | 0,85 |
Вентиляторы высокого давления | 0,75 | 0,85 |
Вентиляторы к дробилкам | 0,4 – 0,5 | 0,7 – 0,75 |
Газодувки (аглоэкструдеры) при синхронных двигателях | 0,6 | 0,8 – 0,9 |
То же при асинхронных двигателях | 0,8 | 0,8 |
Молотковые дробилки | 0,8 | 0,85 |
Шаровые мельницы | 0,8 | 0,8 |
Грохоты | 0,5 – 0,6 | 0,6 – 0,7 |
Смесительные барабаны | 0,6 – 0,7 | 0,8 |
Чашевые охладители | 0,7 | 0,85 |
Сушильные барабаны и сепараторы | 0,6 | 0,7 |
Электрофильтры | 0,4 | 0,87 |
Вакуум-фильтры | 0,3 | 0,4 |
Вагоноопрокидыватели | 0,6 | 0,5 |
Грейферные краны | 0,2 | 0,6 |
Лампы накаливания | 0,85 | 1,0 |
Люминесцентные лампы | 0,85 – 0,9 | 0,95 |
Коэффициент использования установленной мощности — важнейшая характеристика эффективности работы предприятий электроэнергетики.
Она равна отношению среднеарифметической мощности к установленной мощности электроустановки за определённый интервал времени. В ядерной энергетике дают немного другое определение: коэффициент использования установленной мощности равен отношению фактической энерговыработки реакторной установки за определённый период эксплуатации к теоретической энерговыработке при работе без остановок на номинальной мощности. Нетрудно заметить, что значение коэффициента использования установленной мощности при обоих способах подсчёта будет одинаковым, однако последнее определение, во-первых соответствует международному понятию коэффициента использования установленной мощности (за исключением словосочетания реакторная установка, которое в общем-то можно заменить на электроустановка, определение при этом останется правильным и будет полностью соответствовать международному значению), а во-вторых предполагает более простой подсчёт его значения.
Важность коэффициента использования установленной мощности заключается в том, что этот параметр характеризует эффективность электростанции в целом, включая не только её технологическое совершенство, но и квалифицированность персонала, организацию работы как руководством самой станции, так и организацию всей отрасли на государственном уровне, а также учитывает многие другие факторы.
В большинстве стран ведётся упорная борьба за высокий коэффициент использования установленной мощности электростанций, что особенно важно в свете последних мировых тенденций по увеличению энергоэффективности и энергосбережения. Особую роль эта характеристика играет в ядерной энергетике, что связано с некоторыми специфическими особенностями обеспечения высокого коэффициента использования установленной мощности в этой сфере.
Рубрика: Проектно-изыскательные работы
Определение, формула, использование в бизнесе
Что такое коэффициент использования мощностей?
Коэффициент использования производственных мощностей измеряет процент потенциальной продукции организации, которая фактически реализуется. Коэффициент использования производственных мощностей компании или национальной экономики может быть измерен, чтобы дать представление о том, насколько хорошо она реализует свой потенциал.
Формула для нахождения скорости:
(фактическая производительность / потенциальная производительность) x 100 = коэффициент использования мощностей
Число ниже 100% указывает на то, что организация производит не в полную силу.
- Расчет коэффициента использования производственных мощностей точно определяет степень, в которой организация полностью реализует свой производственный потенциал.
- Руководители предприятий могут использовать ставку, чтобы решить, насколько можно увеличить производство без затрат на новое оборудование.
- Экономисты страны используют его для отслеживания того, как работают отрасли в текущей экономической ситуации. Фискальная и денежно-кредитная политика может быть скорректирована на основе числа.
- Загрузка производственных мощностей наиболее актуальна для отраслей, производящих физические продукты, а не услуги.
- В США Федеральная резервная система отслеживает коэффициенты использования мощностей в 89 отраслях горнодобывающей промышленности, производства и коммунальных услуг.
Понимание коэффициента использования емкости
Коэффициент использования мощностей является ключевым показателем для бизнеса или национальной экономики.
Он указывает на слабину в организации в данный момент времени.
Компания, имеющая коэффициент использования менее 100%, может, по крайней мере теоретически, увеличить производство, не неся дополнительных дорогостоящих накладных расходов, связанных с приобретением нового оборудования или имущества.
Национальная экономика с коэффициентом ниже 100 % может определить области, в которых уровень производства может быть увеличен без значительных затрат или сбоев.
Концепция использования производственных мощностей лучше всего применяется к производству физических товаров, которые легче поддаются количественной оценке.
Коэффициенты использования корпоративных мощностей
Коэффициент использования производственных мощностей используется компаниями для оценки их текущей операционной эффективности.
Он также дает представление о структуре затрат бизнеса в краткосрочной или долгосрочной перспективе, поскольку его можно использовать для определения точки, в которой затраты на единицу продукции будут расти по мере увеличения производства.
Представьте, например, что компания XYZ в настоящее время производит 10 000 виджетов по цене 0,50 доллара США за единицу. Он определяет, что он может производить до 15 000 виджетов без повышения затрат выше 0,50 доллара за единицу. Таким образом, компания работает с коэффициентом использования мощностей 67% (10 000/15 000).
В этом случае руководители компании могут сделать вывод, что они могут безопасно увеличить производство до 15 000 без вложений в дополнительное оборудование.
Коэффициенты использования производственных мощностей для экономики США публикуются Федеральной резервной системой с 1960-х годов. Самый глубокий его спад произошел в 2009 году, когда загрузка мощностей упала до 66,7%. В четвертом квартале 2020 года он был на уровне 73,4%.
Исторические коэффициенты использования мощностей
Федеральная резервная система собирает и публикует данные об использовании производственных мощностей в экономике США.
Фактически, ФРС рассчитывает коэффициенты использования мощностей для 89 подотраслей промышленности, в том числе 71 в обрабатывающей промышленности, 16 в горнодобывающей промышленности и две в газовой и электроэнергетике.
В четвертом квартале 2020 года, в разгар пандемии COVID-19, ФРС рассчитала пересмотренный коэффициент использования мощностей для всей промышленности США на уровне 73,4%.
Использование мощностей и бизнес-цикл
Общая загрузка мощностей колеблется в зависимости от бизнес-цикла.
Компании корректируют объемы производства в ответ на изменения спроса. Спрос резко падает во время рецессии, поскольку растет безработица, падает заработная плата, снижается доверие потребителей и снижаются инвестиции в бизнес.
ФРС публикует данные об использовании производственных мощностей с 1960-х годов, охватывая ряд экономических циклов. Рекордно высокие уровни, приближающиеся к 90%, были достигнуты в конце 1960-х и начале 1970-х годов. Наиболее глубокие спады произошли в 1982 и 2009 годах, когда загрузка мощностей упала до 70,9% и 66,7% соответственно.
Цифры ФРС публикуются ежемесячно в середине месяца за предыдущий месяц, но позже могут быть пересмотрены.
Последствия низкой загрузки мощностей
Низкая загрузка производственных мощностей вызывает озабоченность у лиц, определяющих фискальную и денежно-кредитную политику. В 2015 и 2016 годах несколько европейских стран, в том числе Франция и Испания, боролись с последствиями низкой загрузки производственных мощностей.
Несмотря на денежно-кредитное стимулирование, приведшее к исторически низким процентным ставкам, инфляция оставалась ниже целевых уровней в течение продолжительных периодов, и нависла угроза дефляции.
Низкая загрузка производственных мощностей и высокий уровень безработицы привели к такому ослаблению экономики этих стран, что цены медленно реагировали на меры стимулирования. При таком большом избытке производственных мощностей повышение активности продукта не требовало значительных капиталовложений.
Коэффициент использования емкости Часто задаваемые вопросы
Вот ответы на некоторые часто задаваемые вопросы о коэффициенте использования емкости.
Как измеряется использование емкости?
Формула для расчета ставки:
(фактическая производительность / потенциальная производительность) x 100 = коэффициент использования мощностей
Число менее 100% указывает на то, до какой степени производство может быть увеличено без дополнительных инвестиций. То есть стоимость за единицу будет одинаковой.
Как бизнес увеличивает использование мощностей?
Предприятие может принять решение не увеличивать коэффициент использования производственных мощностей.
Предприятия реагируют на текущий деловой цикл. Если спрос на их продукцию будет низким, они сократят производство. В результате коэффициент использования их мощностей снизится.
Но во времена, когда спрос высок, коэффициент использования производственных мощностей сообщает им, насколько они могут увеличить производство без дополнительных затрат на единицу продукции.
Что такое хороший коэффициент использования емкости?
В идеале 100 % — это идеальный показатель коэффициента использования ресурсов организации.
Однако компания не хотела бы поддерживать производство на уровне 100% в течение длительного времени. Он хотел бы расширить свои производственные мощности, чтобы увеличить свои доходы. Это повредит ее идеальному показателю коэффициента использования, но улучшит перспективы компании в долгосрочной перспективе.
Увеличиваются ли инвестиции при высокой степени использования мощностей?
Инвестиции должны увеличиваться, когда коэффициент использования мощностей высок. Это указывает на то, что организация производит столько, сколько может, исходя из имеющихся у нее ресурсов. Если ее лидеры не предвидят увеличения спроса в будущем и не инвестируют соответствующие средства, ее конкуренты заполнят этот пробел.
Что такое загрузка производственных мощностей?
Загрузка производственных мощностей — несколько более узкий термин, чем загрузка производственных мощностей.
Коэффициент использования производственных мощностей наиболее актуален для производственных предприятий.
Основная часть их затрат приходится на сборочную линию. Но у них есть и другие расходы, такие как хранение и доставка. Все эти затраты учитываются при определении коэффициента использования производственных мощностей производителя.
Тем не менее, ключевым фактором является загрузка производственных мощностей. Если текущее оборудование предприятия может обрабатывать только 1000 единиц в день, это число нельзя увеличить до 1200 без дополнительного оборудования для бизнеса.
Коэффициент использования национальных промышленных мощностей в четвертом квартале 2022 года
В четвертом квартале коэффициент использования национальных промышленных мощностей составил 75,7 процента, что на 1,7 процентных пункта меньше, чем за аналогичный период прошлого года, и на 0,1 процентного пункта больше, чем в предыдущем году. предыдущий квартал. В 2022 году коэффициент использования национальных промышленных мощностей составил 75,6 процента, что на 1,9 процентных пункта ниже, чем в предыдущем году.
По трем категориям в четвертом квартале коэффициент использования мощностей горнодобывающей промышленности составил 76,5 процента, что на 0,5 процентного пункта меньше, чем за аналогичный период прошлого года; коэффициент использования производственных мощностей составил 75,8 процента, что на 1,8 процентных пункта меньше; коэффициент использования мощностей предприятий по производству и снабжению электроэнергии, тепла, газа и воды составил 74,0 процента, снизившись на 1,4 процентных пункта.
По основным отраслям в четвертом квартале коэффициент использования мощностей угледобывающей и обогатительной промышленности составил 75,4 процента, пищевой промышленности – 71,9 процента, текстильной промышленности – 76,2 процента, химической промышленности и химической промышленности – 75,4 процента. 76,0%, производство нерудных полезных ископаемых 67,2%, производство черных металлов 73,5%, производство цветных металлов 79%.
0,4 процента, производство общего оборудования – 79,3 процента, производство специального оборудования – 77,5 процента, автомобилестроение – 73,2 процента, 79,0 процента – производство электрических машин и оборудования и 78,5 процента – производство компьютеров, средств связи и другого электронного оборудования. промышленность.
Коэффициент использования национального промышленного потенциала в четвертом квартале 2022 года
Индикаторы | Четвертый квартал | 2022 | ||
Коэффициент использования (%) | Коэффициент увеличения или уменьшения (±%)Y/Y | Коэффициент использования (%) | Коэффициент увеличения или уменьшения (±%)Y/Y | |
Промышленность | 75,7 | -1,7 | 75,6 | -1,9 |
В том числе: горнодобывающая промышленность | 76,5 | -0,5 | 76,8 | 0,6 |
Производство | 75,8 | -1,8 | 75,8 | -2,0 |
Производство и распределение электроэнергии, тепла, газа и воды | 74,0 | -1,4 | 72,8 | -2,2 |
Из них: Добыча и обогащение угля | 75,4 | -1,0 | 74,9 | 0,4 |
Добыча нефти и природного газа | 91,3 | 2,3 | 92,0 | 2,2 |
Производство продуктов питания | 71,9 | -2,6 | 71,7 | -2,2 |
Производство текстиля | 76,2 | -3,0 | 77,2 | -2,3 |
Производство химического сырья и химических продуктов | 76,0 | -1,6 | 76,7 | -1,4 |
Производство лекарств | 77,6 | 0,2 | 75,6 | -1,8 |
Производство химических волокон | 79,2 | -3,3 | 82,3 | -2,2 |
Производство неметаллических минеральных продуктов | 67,2 | -2,9 | 67,0 | -2,9 |
Производство плавки и штамповки черных металлов | 73,5 | -1,1 | 76,3 | -2,9 |
Производство и обработка цветных металлов | 79,4 | 2,5 | 79,3 | -0,2 |
Производство машин общего назначения | 79,3 | -1,8 | 79,2 | -1,8 |
Производство машин специального назначения | 77,5 | -1,1 | 77,6 | -2,4 |
Производство автомобилей | 73,2 | -2,3 | 72,7 | -2,0 |
Производство электрических машин и оборудования | 79. | -1,5 | 77,3 | -3,7 |
Производство компьютеров, коммуникационного оборудования и другого электронного оборудования | 78,5 | -3.1 | 77,8 | -2,5 |
0. ценить).
Под фактической продукцией предприятия понимается общая стоимость промышленной продукции предприятия за отчетный период; под производственной мощностью предприятия понимается выпуск продукции, которого предприятие может достичь и поддерживать в течение длительного времени при нормальной работе производственного оборудования (машин) при условии, что снабжение рабочей силой, сырьем, топливом, транспортом и т.