ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ — Студопедия
Поделись
Содержание
| Предисловие…………………………………………………………………………… | |
| 1. Электрические нагрузки промышленных предприятий…………………………. | |
| 2. Коммуникационные и защитные аппараты до 1кВ……………………………… | |
| 3. Внутрицеховые электрические сети напряжением до 1кВ……………………… | |
| 4. Питающая и распределительная сеть 6-10 кВ предприятий…………………….. | |
| 5. Силовые трансформаторы подстанций…………………………………………… | |
| 6. Потери мощности и энергии в элементах системы электроснабжения………… | |
| 7. Компенсация реактивной мощности……………………………………………… | |
7.1. Экономическое значение реактивной мощности, потребляемой из энергосистемы…………………………………………………………………. | |
| 7.2. Использование батарей статических конденсаторов напряжением до 1кВ.. | |
| 7.3. Использование синхронных электродвигателей…………………………….. | |
| 7.4. Анализ баланса реактивной мощности………………………………………. | |
| 8. Задачи эксплуатационного характера…………………………………………….. | |
| Приложение…………………………………………………………………………… | |
| Литература…………………………………………………………………………….. |
Предисловие
Настоящее пособие составлено применительно к программе курса «Электроснабжение промышленных предприятий», изучаемого студентами специальности 1-43 01 03 «Электроснабжение» специализации 1-43 01 03 01 «Электроснабжение промышленных предприятий». Оно содержит краткие теоретические положения основных разделов курса, а также задачи и примеры типовых расчетов.
Кроме традиционных расчетных задач в пособие включены задачи эксплуатационного характера.
Предполагается, что студенты специальности «Электроснабжение» дневной формы обучения будут решать предлагаемые задачи на практических занятиях под руководством преподавателя. Для студентов заочной формы обучения решение задач станет самостоятельной работой в межсессионный период и под руководством преподавателя во время предсессионных занятий.
Поскольку по данной дисциплине имеются курсовой и дипломный проекты, то расчетные материалы, содержащиеся в пособии, подготавливают студентов к выполнению этих проектов.
Справочные материалы, необходимые для решения задач, приведены в приложении.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Расчет электрических нагрузок производится для каждого электрического узла, от которого питаются электроприемники. В сетях напряжением до 1 кВ на различных ступенях распределения в качестве электрического узла могут рассматриваться распределительные пункты, шкафы, сборки, распределительные, троллейные, магистральные шинопроводы, цеховые трансформаторные подстанции.
Метод коэффициента расчетной нагрузки. Согласно Указаниям по расчету электрических нагрузок [1] расчетная активная нагрузка группы электроприемников, подключенных к электрическому узлу:
где – коэффициент расчетной нагрузки;
– номинальная активная мощность и среднее значение коэффициента использования отдельного электроприемника;
n – количество электроприемников в группе.
Значение выбирается по табл. П1 и П2 в зависимости от эффективного числа электроприемников n Э, средневзвешенного коэффициента использования , а также от постоянной времени нагрева сети TО,для которой производится расчет нагрузки. Величина ТО =10 мин – для сетей напряжением до 1 кВ, питающих распределительные пункты, шинопроводы, щиты; ТО = 2,5 ч – для магистральных шинопроводов и цеховых трансформаторов; ТО = 30 мин – для кабелей напряжением 6 кВ и выше, питающих цеховые трансформаторные подстанции и распределительные устройства.
Эффективное число электроприемников:
где – номинальная мощность отдельного электроприемннка в группе.
Полученное расчетом округляется до ближайшего меньшего целого числа.
При большом количестве электроприемников а группе для магистральных шинопроводов, сборных шин цеховых трансформаторных подстанций (ТП), цеха, корпуса, предприятия а целом величину можно определить также по упрощенному выражению:
где – номинальная мощность самого мощного электроприемника в группе.
Если найденное по последнему выражению окажется больше n, то принимают = n. Это же условие для сохраняется, если
Для группы, состоящей из электроприемников различных категорий (с различными КИ), средневзвешенный коэффициент использования
где т – количество характерных категорий в общей группе электроприемников.
К одной характерной категории относятся электроприемники с одинаковыми технологическим назначением и верхними границами значений и tgφ, которые принимаются по справочной литературе [2].
Расчетная реактивная нагрузка для группы электроприемников определяется следующим образом:
а) для питающих сетей напряжением до 1 кВ в зависимости от
б) для магистральных шинопроводов и на шинах цеховых ТП, а также при определении реактивной нагрузки по цеху, корпусу, предприятию
К расчетным активной и реактивной нагрузкам силовых электроприемников до 1 кВ должны быть добавлены при необходимости осветительные нагрузки Рро и Qро.
Расчет электрических нагрузок электроприемников напряжением выше 1 кВ осуществляется в целом аналогично расчету, приведенному для электроприемников напряжением до 1 кВ, с учетом некоторых особенностей. Для электродвигателей напряжением выше 1 кВ вместо КИ принимается значение коэффициента загрузки КЗ и находится расчетная нагрузка
где – номинальная активная мощность высоковольтного электродвигателя.
При определении расчетной нагрузки предприятия подсчитывается количество присоединений к сборным шинам 6 – 10 кВ распределительного пункта (РП) или главной понизительной подстанции (ГПП), от которых питается предприятие. В зависимости от количества присоединений и средневзвешенного по табл. ПЗ определяется значение коэффициента одновременности КО. При этом принимается величина Kр = 1. Аналогичное значение Кр принимается и в тех случаях, когда расчетная нагрузка определяется для выбора кабеля 6 – 10 кВ, питающего паховую ТП.
Расчетная нагрузка силовых элактроприемннков до 1 кВ характерных групп, приведенная к вводу предприятия, определяется по формуле
Результирующая нагрузка предприятия определяется с учетом осветительной и высоковольтной нагрузок, а также средств компенсации реактивной мощности Q и потерь мощности в трансформаторах.
Метод коэффициента спроса. На первой стадии проектирования системы электроснабжения могут быть неизвестными мощности отдельных электроприемников характерных групп и режим их работы.
Расчетная максимальная нагрузка для таких групп электроприемников определяется следующим образом:
Значения коэффициентов спроса и cosφ для указанных групп электроприемников определяются из [2].
Расчетная нагрузка узла системы электроснабжения определяется в этом случае с учетом коэффициента разновременности максимумов нагрузок отдельных групп электроприемников:
где п – количество характерных подгрупп электроприемннков.
Значение можно приближенно принять равным 0,9.
Метод удельных плотностей нагрузки. Если имеются сведения о величинах производственных площадей отдельных цехов, например, машиностроительных предприятий, то расчетную активную нагрузку можно определить, используя выражение
где F – площадь размещения приемников группы, м2;
– удельная плотность нагрузки на 1 м2 производственной площади, кВт/м2.
Значения удельных плотностей нагрузок принимаются по справочной литературе [2].
Метод удельного расхода электроэнергии. При наличии данных по удельному расходу электроэнергии на единицу продукции расчет нагрузок по отдельным цехам, предприятию в целом можно выполнить, используя выражение
где – выпуск продукции в натуральном выражении за время Т. Значение удельных расходов электроэнергии на единицу продукции за определенный интервал времени T принимается из справочной литературы [3].
Электрические нагрузки однофазных электроприемников. Однофазные электроприемники учитываются при определении суммарных нагрузок как трехфазные, если они равномерно распределены между фазами трехфазной сети. Считаются неравномерно распределенными те однофазные электроприемники, номинальная мощность которых составляет более 15 % суммарной мощности трехфазных и однофазных приемников, присоединенных к электрическому узлу. Для таких электроприемников определяется трехфазная номинальная условная мощность:
при включении однофазных электроприемников на фазное напряжение
где – номинальная мощность наиболее загруженной фазы;
при включении на линейное напряжение одного электроприемника
где номинальная мощность однофазного электроприемника.
Для двух-трех однофазных электроприемников трехфазная номинальная условная мощность определяется по (1.17). Мощность отдельной фазы в этом случае определяется как полусумма номинальных мощностей плеч, прилегающих к данной фазе.
При большом количестве однофазных электроприемников в группе, включенных на фазное и линейное напряжение и не распределенных равномерно, номинальная мощность отдельной фазы определяется с учетом коэффициентов приведения линейных нагрузок к данной фазе и фазному напряжению. Например, для фазы А
где – однофазная нагрузка, включенная в плечо АВ трехфазной сети;
– то же в плечо АС;
и – нагрузки, включенные на фазу А в нулевой провод;
– коэффициенты приведения линейных нагрузок, определяемые из справочных таблиц [2].
После выявления наиболее загруженной фазы находится согласно (1.17).
Расчетные активную и реактивную нагрузки для однофазных электроприемников, включенных в трехфазную сеть, можно определить по формулам
Для узла, подключенного к трехфазной электрической сети, имеющей трехфазные и однофазные электроприемники, расчетные активная и реактивная нагрузки определяются по формулам
(1.
25)
(1.26)
где – количество трехфазных и однофазных электроприемников с переменным графиком нагрузок;
– количество трехфазных и однофазных электроприемников с мало меняющимся графиком нагрузок.
Задачи
1.1. Определить для электроприемников механического участка инструментального цеха со следующими данными:
а) токарные станки: 4×(7 + 1,1 + 0,25) кВт;
б) строгальные станки: 2×(4,5 + 0,5) кВт; 2×(5,5 + 0,75) кВт;
в) сверлильные станки: 3×(7,5 + 0,25) кВт; 3×(3 + 0,25) кВт;
г) заточные станки: 2×2,8 кВт; 2×4,5 кВт;
д) механические ножовки: 3×(3,2 + 0,3) кВт.
1.2. В трехфазную электрическую сеть 380/220 В включены однофазные электроприемники:
а) печи сопротивления: = 12 кВт, cosφ = 0,95, n = 2, = 220 В;
б) сварочные трансформаторы: = 75 кВА, ПВ = 45 %, cosφ = 0,55, n = 1, = 380 В;
= 32 кВА, ПВ = 50 %, cosφ = 0,6, n = 2, = 380 В.
Определить трехфазную условную номинальную мощность.
1.3. От шин вторичного напряжения цеховой ТП питаются следующие группы трехфазных электроприемников:
а) 35 электродвигателей продолжительного режима работы от 5,5 до 10 кВт суммарной мощностью Σ = 265 кВт; = 0,18; cosφ = 0,75;
б) 8 электродвигателей повторно-кратковременного режима работы от 4,0 до 7 кВт; Σ = 42 кВт; ПВ = 50 %; = 0,15; cosφ = 0,55;
в) 20 электродвигателей продолжительного режима работы от 3 до 15 кВт; Σ = 175 кВт; = 0,2; cosφ = 0,7;
г) 15 электродвигателей продолжительного режима работы от 5 до 7,5 кВт; Σ = 100 кВт; = 0,3; cosφ = 0,65.
Определить для них полную расчетную нагрузку.
1.4. Группа цехов тракторного завода имеет следующие установленные мощности электроприемников:
а) агрегатный цех = 3000 кВт,
б) прессово-штамповочный цех = 4000 кВт;
в) механический цех = 3500 кВт,
г) покрасочный цех = 1800 кВт.
Определить для них полную расчетную нагрузку.
1.5. Технологические участки ремонтно-механического цеха имеют следующие номинальные мощности электроприемников:
а) участок станков универсального назначения: 6×(4,5 + 1 + 0,25) кВт – нормальный режим; 5×(7 + 1,5 + 0,25) кВт – нормальный режим; 5×(14 + 2 + 0,75) кВт – тяжелый режим;
б) участок специализированных станков с электродвигателями от 0,25 до 5,5 кВт суммарной мощностью = 87 кВт;
в) электросварочный участок, сварочные трансформаторы:
= 37 кВА; ПВ = 40 %; cosφ = 0,5; = 380 В;
= 32 кВА; ПВ = 40 %; cosφ = 0,5; = 380 В;
= 22 кВА; ПВ = 60 %; cosφ = 0,5; = 380 В.
Определить полную расчетную нагрузку электроприемников цеха.
1.6. Группа цехов автомобильного завода питается от отдельного РП на напряжении 10 кВ и имеет следующие данные:
̶ сборочный цех: = 1800 кВт; cosφ = 0,7; = 0,2;
̶ цех задних мостов: = 2900 кВт; cosφ = 0,75; = 0,25;
̶ цех кабин: = 2300 кВт; cosφ = 0,7; = 0,3;
̶ покрасочный цех: = 1500 кВт; cosφ = 0,65; = 0,4;
̶ гальванический цех: = 1700 кВт; cosφ = 0,8; = 0,5;
̶ компрессорная: электроприемники напряжением до 1 кВ: = 1300 кВт; cosφ = 0,7; = 0,35, электродвигатели напряжением 10 кВ: = 4000 кВт; cosφ = 3; = 0,85.
Количество присоединений к РП п = 10. Самый мощный электроприемник в группе напряжением 380 В – электродвигатель, у которого = 15 кВт. Определить полную расчетную нагрузку на шинах РП.
Пример. На агрегатном участке механосборочного цеха используются следующие группы электроприемников:
̶ электродвигатели специализированных станков, суммарная установленная мощность которых = 180 кВт; cosφ = 0,75; = 0,17;
̶ электродвигатели металлообрабатывающих станков общего назначения, суммарная установленная мощность которых = 150 кВт; cosφ = 0,73; = 0,14;
̶ электродвигатели подъемно-транспортных устройств, суммарная паспортная мощность которых = 90 кВт; cosφ = 0,6; ПВ = 15 %; = 0,12;
̶ электродвигатели сантехнической вентиляции, суммарная номинальная мощность которых = 60 кВт; cosφ = 0,75; = 0,65;
̶ сварочные трансформаторы:
= 32 кВА; ПВ = 40 %; cosφ = 0,55; = 2, = 0,12;
= 24 кВА; ПВ = 45 %; cosφ = 0,5; = 1, = 0,12.
Питание всех электроприемников участка осуществляется от цеховой ТП на напряжении 380 В. Самый мощный электроприемник на участке – электродвигатель, = 22 кВт. Определить расчетные активную и реактивную нагрузки производственного участка цеха.
Решение. Определяется номинальная мощность (приведенная к ПВ = 1) для сварочных трансформаторов:
В трехфазную сеть трансформаторы включаются по следующей схеме: в плечи АВ и ВС – по 32 кВ А, в плечо АС — 24 кВ А. При такой схеме включения наиболее загруженной оказывается фаза В, для которой
Трехфазная номинальная условная мощность от однофазных электроприемников
Определяется номинальная (приведенная к ПВ = 1) суммарная мощность подъемно-транспортных установок:
Для всех электроприемников участка находятся значения:
По справочной табл. П2 определяется коэффициент расчетной нагрузки = 0,75.
Расчетная активная нагрузка всех электроприемников участка (узла)
реактивная нагрузка
Электрические нагрузки и потребление электроэнергии
- Подробности
- Категория: Справка
- потребитель
- нагрузка
Электрические нагрузки и потребление электроэнергии в промышленности, на транспорте и в сельскохозяйственном производстве.
При разработке систем электроснабжения промышленных предприятий определение электрических нагрузок должно производиться на всех стадиях проектирования объекта. При предпроектной проработке (схема внешнего электроснабжения, ТЭО) должна определяться результирующая электрическая нагрузка предприятия, позволяющая решать вопросы, связанные с его присоединением к сети энергосистемы. На этой стадии проектирования ожидаемая электрическая нагрузка предприятия может быть определена по:
фактическому электропотреблению предприятия-аналога;
значению коэффициента спроса при наличии достоверных данных о суммарной установленной мощности электроприемников;
удельным показателям электропотребления.
Потребность в электроэнергии на перспективу для отдельных промышленных предприятий может быть определена для:
действующих (не реконструируемых и не расширяемых) предприятий — на основании отчетного электропотребления с учетом тенденции его изменения в перспективе
вновь сооружаемых или реконструируемых предприятий – поданным специализированных проектных институтов.
Годовой расход энергии, потребляемой промышленным предприятием, может быть определен по выражению:
математическое ожидание расчетной активной мощности (нагрузки) на границе балансового разграничения с электроснабжающей организацией;
годовое число часов использования максимума активной мощности, определяемое в зависимости от сменности предприятия. Для одно-, двух- и трехсменных предприятий соответственно рекомендуется принимать 1900,3600 и 5100. для непрерывного производства – 7650 ч.
При отсутствии проектных проработок расход электроэнергии, потребляемой предприятием, определяется на основании годового объема выпускаемой продукции М и удельных показатели расхода электроэнергии.
Ориентировочные показатели удельного расхода электроэнергии по видам продукции, составленные на основе обобщенных отчетных данных по промышленным предприятиям. Удельные показатели характеризуют уровень, достигнутый с помощью внедрения новых и совершенствования существующих технологических процессов, проведения в последнее время политики снижения расхода электроэнергии.
На изменение промышленного электропотребления в перспективе влияют следующие факторы:
на увеличение удельных расходов – повышение безопасности и комфортности труда (подземные выработки, шахты), усложнение условий добычи сырья (угледобыча, нефтедобыча), углубление переработки сырьевых продуктов (нефтепереработка), вовлечение в производство ресурсов с низким содержанием ценных компонентов, повышение качества продукции за счет применения электроемких технологий и др.;
на уменьшение удельных расходов – совершенствование технологий, повышение эффективности использования электроэнергии (черная и цветная металлургия, химия, машиностроение), внедрение мероприятий по экономии электроэнергии.
Ориентировочные удельные показатели электропотребления на 1 км магистральных трубопроводов и на одну компрессорную станцию (КС) газопроводов или нефтеперекачивающую станцию (НПС) нефтепроводов приведены ниже:
Число часов использования максимальной нагрузки магистральных трубопроводов составляет 7650-8400 час/год.
Расход электроэнергии на нужды сельскохозяйственного производства определяется на основе данных об удельных нормах расхода электроэнергии на единицу продукции. Основные потребители электроэнергии в сельскохозяйственном производстве — животноводческие и птицеводческие фермы и комплексы, а также парники, теплицы, оросительные установки и прочие потребители (мастерские, зерносушилки и др.).
Для ориентировочной оценки перспективного потребления электроэнергии на производственные нужды сельскохозяйственных потребителей можно пользоваться обобщенными показателями удельного потребления электроэнергии.
- Назад
- Вперёд
Основы электрических нагрузок
Устройства электрических нагрузок, которые используются в промышленности, в наших домах,
и в коммерческих зданиях являются очень важными частями электроэнергии
системы.
Нагрузка любой системы выполняет функцию, в которой задействована мощность
преобразование. Нагрузка преобразует одну форму энергии в другую форму. Электрический
нагрузка преобразует электрическую энергию в какую-либо другую форму энергии, например
тепла, света или механической энергии. Электрические нагрузки могут быть классифицированы
по функции, которую они выполняют (осветительная, отопительная, механическая),
или электрическими характеристиками, которые они демонстрируют (резистивное, индуктивное,
емкостный).
ТЕРМИНОЛОГИЯ
В этом разделе рассматриваются основы электрических нагрузок. После учебы данного Раздела, вы должны понимать следующие термины:
- Нагрузка
- Резистивная нагрузка
- Емкостная нагрузка
- Индуктивная нагрузка
- Коэффициент нагрузки (потребности)
- Коэффициент мощности
- Коррекция коэффициента мощности
- Истинная сила
- Полная мощность
- Реактивная мощность
- Статический конденсатор
- Синхронный конденсатор
- Сбалансированная трехфазная нагрузка
- Несимметричная трехфазная нагрузка
- Напряжение сети (ВЛ)
- Фазное напряжение (VP)
- Линейный ток (IL)
- Фазный ток (IP)
- Мощность на фазу (PP)
- Суммарная трехфазная мощность (PT)
НАГРУЗОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Чтобы спланировать требования к нагрузке энергосистемы, мы должны понимать
электрические характеристики всех нагрузок, подключенных к электросети
система.
Типы источников питания и распределительных систем, которые используются в здании.
Использование определяется характеристиками нагрузки. Все нагрузки могут быть учтены
как резистивный, индуктивный, емкостный или их комбинация.
Мы должны знать о последствиях, которые будут иметь различные типы нагрузок.
на систему питания. Природа переменного тока приводит к определенным специфическим электрическим
свойства схемы.
Вам следует просмотреть ту часть Раздела 2, которая касается резистивных, Индуктивные и емкостные эффекты в электрической цепи. Один первичный фактором, влияющим на систему электроснабжения, является наличие индуктивных нагрузки.
В основном это электродвигатели. Чтобы противодействовать индуктивным эффектам,
Коммунальные предприятия используют конденсаторы для коррекции коэффициента мощности как часть
проектирование системы питания. Конденсаторные блоки размещаются на подстанциях для повышения
коэффициент мощности системы. Следовательно, индуктивный эффект увеличивается.
стоимость энергосистемы и снижает фактическое количество энергии,
преобразуется в другой вид энергии.
Коэффициент нагрузки (потребления)
Одно из взаимосвязей электрической нагрузки, которое важно понимать, — это коэффициент нагрузки (или спроса). Коэффициент загрузки выражает отношение между средней потребляемая мощность и пиковая потребляемая мощность, или:
среднее потребление (кВт)
Коэффициент нагрузки = ———- пиковая нагрузка (кВт)
Пример задачи:
Дано: завод имеет пиковое потребление 12 МВт и среднее потребление мощности. из 9.86 МХ.
Найти: коэффициент загрузки (спроса) завода.
Решение:
Ср. Спрос
DF = ——- пиковый спрос
9,86 МВт = —- 12 МВт
ДФ = 0,82
РИС. 1. Профиль нагрузки для промышленного предприятия.
Средний спрос промышленного или коммерческого здания – это средний
электроэнергия, потребляемая в течение определенного периода времени.
Пик спроса – это
максимальное количество энергии (кВт), используемой в течение этого периода времени. Профиль нагрузки
показано на фиг. 1 показана типичная кривая зависимости промышленного спроса от времени для
рабочий день. Пики спроса, которые намного превышают средний спрос, вызывают
снижение коэффициента загрузки. Низкие коэффициенты нагрузки приводят к дополнительному
выставление счетов за коммунальные услуги.
Коммунальные предприятия должны проектировать системы распределения электроэнергии, выдерживающие пиковые нагрузки.
требуют времени во внимание и обеспечивают, чтобы их генерирующая мощность
будет в состоянии удовлетворить этот пиковый спрос на электроэнергию. Поэтому неэффективно
электрическая конструкция для промышленности, чтобы работать с низким коэффициентом нагрузки, поскольку
это представляет значительную разницу между пиковой потребляемой мощностью и
средняя возрастная потребность в мощности. Каждая отрасль должна попытаться увеличить свою нагрузку
фактор до максимально возможного уровня.
Минимизируя пиковые нагрузки промышленных
заводы, системы и процедуры управления спросом на электроэнергию могут помочь увеличить
эффективности энергосистем нашей страны.
Будьте осторожны, не путайте коэффициент нагрузки системы питания с мощностью. фактор. Коэффициент мощности – это отношение преобразованной мощности (действительной мощности), мощности, подаваемой в систему (полная мощность). При необходимости вы следует пересмотреть коэффициент мощности.
В большинстве отраслей промышленности используется большое количество электродвигателей; следовательно, промышленный установки представляют собой высокоиндуктивные нагрузки. Это означает, что промышленная мощь системы работают при коэффициенте мощности меньше единицы (1,0). Однако это нежелательно, чтобы промышленность работала при малом коэффициенте мощности, т.к. электроэнергетическая система должна будет поставлять больше энергии в промышленность чем фактически используется.
РИС. 2. Влияние увеличения реактивной мощности (ВАР) на полную мощность
(ВА)
Заданное значение вольт-ампер (напряжение × ток) подается в промышленность
по системе электроснабжения.
Если коэффициент мощности (pf) отрасли
низкий, ток должен быть выше, так как мощность, преобразованная общим
промышленная нагрузка равна ВА × пф. Значение коэффициента мощности уменьшается
по мере увеличения реактивной мощности (неиспользованной мощности), потребляемой промышленностью.
Это показано на фиг. 2. Примем постоянное значение истинной мощности,
чтобы увидеть эффект увеличения реактивной мощности, потребляемой нагрузкой.
Наименьшая показанная реактивная мощность (VAR1) дает значение вольт-ампер
ВА1. По мере увеличения реактивной мощности, как показано значениями VAR2 и VAR3,
больше вольт-ампер (VA2 и VA3) должно быть взято из источника. Это
верно, поскольку составляющая напряжения подаваемых вольт-ампер остается постоянной.
Этот пример демонстрирует тот же эффект, что и уменьшение коэффициента мощности,
поскольку pf = W/VA, и по мере увеличения VA pf будет уменьшаться, если W остается
постоянный.
Коммунальные предприятия обычно взимают плату с предприятий за работу с коэффициентами мощности
ниже определенного уровня.
Отраслям желательно «подкорректировать» свои
коэффициент мощности, чтобы избежать таких зарядов и более экономно использовать электроэнергию.
энергия. Для повышения коэффициента мощности можно использовать два метода:
(1) конденсаторы для коррекции коэффициента мощности и (2) трехфазные синхронные
моторы. Поскольку действие емкостного сопротивления противоположно действию
индуктивное реактивное сопротивление, их реактивные эффекты будут противодействовать друг другу.
Либо конденсаторы для коррекции коэффициента мощности, либо трехфазные синхронные двигатели,
может использоваться для добавления эффекта емкости к линии электропередачи переменного тока.
РИС. 3. Иллюстрация влияния емкостного сопротивления на индуктивное
цепь: (A) Реактивная мощность = 10 кВАр, индуктивная, (B) Реактивная мощность = 10
кВАр индуктивная и 5 кВАр емкостная, (C) Реактивная мощность = 10 кВАр индуктивная,
и 10 кВАр емкостной
Пример коррекции коэффициента мощности показан на фиг. 3.
На примере будем считать, что и истинная мощность, и индуктивное реактивное
мощность остается постоянной при значениях 10 кВт и 10 кВАр. На фиг. 3А, формулы
показывают, что коэффициент мощности равен 70%. Однако, если емкостная
реактивная мощность вводится в электроэнергетическую систему, сеть
реактивная мощность становится 5 кВАр (10 кВАр индуктивная минус 5 кВАр емкостная),
как показано на рисунке 11 3B. С добавлением 5-кВАр емкостной к
системы, коэффициент мощности увеличен до 89процент. Теперь на фиг. 3С, если
В энергосистему добавляется емкостная мощность 10 кВАр, общая реактивная мощность
(кВАр) становится равным нулю. Истинная мощность теперь равна кажущейся мощности;
следовательно, коэффициент мощности равен 1,0, или 100 процентам, что характерно
чисто резистивная цепь. Эффект повышенной емкостной реактивной
мощность в системе для увеличения или «корректировки» коэффициента мощности
и, таким образом, уменьшить ток, потребляемый от линий электропередач.
которые питают нагрузки.
Во многих случаях промышленным предприятиям выгодно
инвестируйте либо в конденсаторы для коррекции коэффициента мощности, либо в трехфазные синхронные
двигателей, чтобы скорректировать их коэффициент мощности. Расчеты можно упростить,
используя схему ТАБЛИЦЫ 1.
Коммунальные предприятия также пытаются скорректировать коэффициент мощности распределительная система. Определенное количество индуктивности присутствует в большинстве системы распределения электроэнергии, включая обмотки генератора, обмотки трансформатора и силовые линии. Для противодействия индуктивности эффекты, коммунальные службы используют конденсаторы для коррекции коэффициента мощности.
Конденсаторы для коррекции коэффициента мощности
Статические конденсаторы используются для коррекции коэффициента мощности в системе.
По конструкции они аналогичны конденсаторам меньшего размера, используемым в электротехнике.
оборудование, имеющее пластины из металлической фольги, разделенные бумажной изоляцией.
Обычно статические конденсаторы размещают в металлических баках, так что пластины могут быть погружены в изоляционное масло для улучшения работы при высоком напряжении.
Обычные рабочие напряжения статических конденсаторов составляют от 230 вольт до 13,8 кВ. Эти агрегаты подключаются параллельно линиям электропередач, обычно на промышленных предприятиях для увеличения коэффициента мощности системы. Их основной недостаток заключается в том, что их емкость нельзя регулировать. для компенсации изменения коэффициентов мощности.
Коррекция коэффициента мощности также может выполняться с помощью синхронного
конденсаторы, подключенные к линиям электропередач. (Трехфазный синхронный
двигатели также называют синхронными конденсаторами; см. Раздел 14 для обсуждения
трехфазных синхронных двигателей.) Преимущество синхронных конденсаторов
над статическими конденсаторами заключается в том, что их емкостное действие можно регулировать
по мере увеличения или уменьшения коэффициента мощности системы.
Емкостной эффект
синхронного конденсатора легко изменить, изменяя возбуждение постоянным током
напряжение, подаваемое на ротор машины. Отрасли с учетом
установки статических или синхронных конденсаторов следует сначала сравнить
первоначальная стоимость оборудования и эксплуатационные расходы в сравнении с полученной экономией
о повышенном коэффициенте мощности системы.
ТРЕХФАЗНЫЕ НАГРУЗОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
В другом разделе обсуждались основы однофазной цепи.
Однако основным типом нагрузки в электроэнергетических системах являются три фазная нагрузка. Поэтому следует ознакомиться с характеристиками трехфазных нагрузок.
ТАБЛИЦА 1. Множители киловатт (кВт) для определения емкости киловаров конденсатора (кВАр)
Сбалансированные трехфазные нагрузки
Сбалансированная трехфазная нагрузка означает, что сопротивление или полные сопротивления, подключенные
в каждой фазе системы равны. Трехфазные двигатели относятся к одному типу
сбалансированной нагрузки.
Следующие отношения существуют в сбалансированном, трехфазном
система дельта. Линейные напряжения (VL) равны фазным напряжениям (VP).
Линейные токи (IL) равны фазным токам (IP), умноженным на
на 1,73. Таким образом:
ВЛ = ПО
IL = IP × 1,73
Для сбалансированной трехфазной системы звезда метод, используемый для определения напряжений и токи аналогичны. Напряжение на линиях переменного тока (ВЛ) равно корню квадратному из 3 (1,73), умноженному на напряжение на фазе обмотки (VP), или VL = VP × 1,73.
Линейные токи (IL) равны фазным токам (IP), или IL = IP
Мощность, развиваемая в каждой фазе (РР) для схемы «звезда» или «треугольник», выражается как:
PP = VP x IP x pf, где:
пф — коэффициент мощности (угол фаз между напряжением и током) нагрузка.
Суммарная мощность, развиваемая всеми тремя фазами трехфазного генератора (ПТ) выражается как:
ПТ
=3 × ПП
= 3 × ВП × ИП × пф
= 1,73 × VL × IL × pf
В качестве примера мы можем рассчитать фазный ток (IP), линейный ток (IL),
и общая мощность (PT) для 240-вольтовой трехфазной системы, соединенной треугольником
с нагрузочными сопротивлениями по 1000 Вт, подключенными к каждой линии электропередач.
фазный ток:
ПП
ИП = — ВП
1000 Вт
= —– 240 вольт
= 4,167 ампер
Ток сети рассчитывается как:
IL = IP × 1,73
= 4,167 × 1,73
= 7,21 ампер
Таким образом, общая мощность определяется как:
ПТ
= 3 × ПП
= 3 × 1000 Вт
= 3000 Вт
Другой способ расчета общей мощности:
PT = 1,73 × VL × IL × pf
= 1,73 × 240 вольт × 7,21 ампер × 1
= 2993,59 Вт
(Обратите внимание, что ваш ответ зависит от количества знаков после запятой, до которого Вы ведете свои расчеты. Округлите IL до 7,2 ампера, и ваш ответ для последнего расчета 2989,44 Вт вместо 2993,59 Вт.)
Ниже приведен пример расчета мощности для трехфазной система вай. Для задачи «найти линейный ток (IL) и мощность на фазу (PP) сбалансированного трехфазного соединения звездой мощностью 20 000 Вт, 277/480 В системы, работающей при коэффициенте мощности 0,75″, используем формулу:
PT = VL × IL × 1,73 × pf
Транспонируя и подставляя, мы имеем:
ПТ
IL = —— VL × PT × pf
20 000 Вт
= ———- 480 вольт × 1,73 × 0,75
= 32,11 ампер
Затем для мощности на фазу (PP) разделите 20 000 Вт системы
tem на 3 (количество фаз) для значения 6666,7 Вт (6,66
кВт).
Несимметричные трехфазные нагрузки
Часто трехфазные системы используются для питания как трехфазных и однофазные нагрузки. Если были подключены три одинаковые однофазные нагрузки через каждый набор линий электропередач трехфазная система все равно будет сбалансирована. Тем не менее, эта ситуация обычно трудновыполнима, особенно когда грузы света. Несбалансированные нагрузки существуют, когда индивидуальная мощность линии питают нагрузки, которые не имеют одинаковых сопротивлений или импедансов.
Суммарная мощность, преобразованная нагрузками несбалансированной системы, должна быть рассчитывается отдельно для каждой фазы. Суммарная мощность трехфазного несбалансированная система:
PT = ПП-А + ПП-В + ПП-С
… где добавляются значения мощности на фазу (PP). Мощность на фазу находится так же, как и при работе со сбалансированными нагрузки:
ПП = ВП × IP
× коэффициент мощности
Ток, протекающий по каждой фазе, можно найти, если мы знаем мощность на фазу.
и фазное напряжение системы. Фазные токи находятся в
следующим образом:
Пример задачи:
Дано: следующие однофазные нагрузки 120 В подключены к сети 120/208 В. система вай. Фаза A имеет мощность 2000 Вт при коэффициенте мощности 0,75, фаза B имеет 1000 Вт при коэффициенте мощности 0,85, а Фаза C имеет 3000 Вт при коэффициенте мощности 1,0. фактор силы.
Найти: общая мощность трехфазной системы и ток через каждую строку.
Решение: Чтобы найти фазные токи, используйте формулу PP = VP × IP × коэффициент мощности и транспонирование. Таким образом, имеем IP = PP/VP × pf. Замена значений для каждой ветви системы дает нам:
1. ПП-А *ИП-А = —- ВП × пф
2000 Вт
= ——– 120 вольт × 0,75
= 22,22 ампера
*Данное обозначение означает фазный ток (IP) линии электропередачи «А».
2. ПП-Б
*IP-B = —- VP × pf
1000 Вт
= ——– 120 вольт × 0,85
= 9,8 ампер
3.
ПП-С
*IP-C = —- VP × pf
3000 Вт
= ——– 120 вольт × 1,0
= 25,0 ампер
Чтобы определить общую мощность, используйте формулу полной мощности для трех фазовая несбалансированная система, которая только что была дана:
PT = ПП-А + ПП-В + ПП-С
= 2000 + 1000 + 3000
= 6000 ватт (6 кВт)
Почему ваш промышленный бизнес должен заботиться о коэффициенте мощности
Мировая промышленность использует огромное количество энергии, и всегда существуют инициативы по снижению потребления, затрат и выбросов. Одной из ключевых стратегий снижения энергопотребления является мониторинг коэффициента мощности (PF) из-за его влияния на потребление энергии и затраты.
В этой статье мы обсудим следующие темы:
1. Как рассчитывается коэффициент мощности (PF)?
2. Что вызывает низкий PF?
3. Как улучшить PF?
4. В чем ценность коррекции PF для бизнеса?
Как рассчитывается коэффициент мощности (PF)?
В переменных токах (AC) коэффициент мощности представляет собой отношение активной мощности, используемой для выполнения работы, и полной мощности, подаваемой в цепь.
Коэффициент мощности может принимать значения в диапазоне от 0 до 1. Когда вся мощность представляет собой реактивную мощность без активной мощности (обычно индуктивная нагрузка) – коэффициент мощности равен 0. Когда вся мощность является активной мощностью без реактивной мощности (резистивная нагрузки) – коэффициент мощности равен 1, как показано на рисунке 1.9Рис. 1. Треугольник мощности ампер (кВА). Другая часть треугольника мощности, реактивная мощность, измеряется в резистивных киловольт-амперах или квар. Полная мощность, также известная как потребление, является мерой количества энергии, используемой для работы машин и оборудования в течение определенного периода. Его находят путем умножения (кВА = V x A). Результат выражается в единицах кВА».
Почему PF так важен для крупных промышленных предприятий? Для производства своей продукции промышленность использует двигатели, компрессоры, насосы и вентиляторы в огромных масштабах, и все они создают резистивную нагрузку, или квар.
Поставщики энергии применяют надбавки к потребителям энергии с более низким коэффициентом мощности, поскольку пользователю требуется больше мощности, кВА или полной мощности, чем реальная мощность в кВт, необходимая для выполнения работы. Эта надбавка аналогична штрафу за бензин для потребителя, использующего автомобиль с малым расходом топлива.
Более низкий коэффициент мощности увеличивает стоимость системы распределения электроэнергии, поскольку он вызывает следующие расходы:
- Тепловое повреждение изоляции и других компонентов цепи
- Снижение количества доступной полезной мощности
- Увеличение размеров проводников и оборудования
На каждом предприятии есть как активные, так и индуктивные нагрузки. Некоторыми примерами резистивных нагрузок являются электрические нагреватели и традиционные лампы накаливания. Некоторыми примерами индуктивной нагрузки являются двигатели, компрессоры, вентиляторы и насосы. Соотношение между этими двумя типами нагрузок становится важным по мере добавления индуктивного оборудования.
Что вызывает низкий PF?
При работе компрессоры, двигатели, насосы и вентиляторы производят индуктивность, или реактивную мощность, или кВАр. Это непроизводительная часть электроэнергии, которую предприятия с низким коэффициентом мощности покупают в ущерб своей деятельности. Предприятия с небольшим количеством двигателей и т. д. не испытывают этой реактивной мощности и, следовательно, не видят необходимости в коррекции коэффициента мощности в качестве более промышленных потребителей. Индуктивной нагрузке, такой как двигатель или компрессор, для генерации и работы требуется реактивная мощность, или кВар (киловольт-ампер-реактивная).
Как улучшить PF?
Самым простым решением для увеличения коэффициента мощности является добавление корректирующих конденсаторов, которые действуют как генераторы реактивного тока. Реактивные генераторы компенсируют нерабочую мощность, используемую индуктивными нагрузками, такими как компрессоры, двигатели, насосы и вентиляторы, тем самым увеличивая коэффициент мощности.