Меню

Значение расчетного коэффициента активной мощности

Определение расчетной нагрузки по коэффициенту расчетной активной мощности

В настоящее время основным методом расчета электрических нагрузок промышленных предприятий является метод средней мощности и коэффициента расчетной активной мощности или, так называемый, метод упорядоченных диаграмм, рекомендованный в «Руководящих указаниях по определению электрических нагрузок». Определение расчетной нагрузки по коэффициенту расчетной активной мощности применяется при наличии данных о числе электроприемников, их мощности и режиме работы, их размещении на плане цехов и на территории предприятия. Метод позволяет определить расчетную нагрузку любого узла схемы электроснабжения, т.е. на всех ступенях распределительных и питающих сетей (включая трансформаторы и преобразователи).

Расчетная активная Рр и реактивная Qp мощность — это мощность, соответствующая такой неизменной токовой нагрузке iр, которая эквивалентна фактической изменяющейся во времени нагрузке по наибольшему возможному тепловому воздействию на элемент системы электроснабжения. Вероятность превышения фактической нагрузки над расчетной не более 0,05 на интервале осреднения, длительность которого принята равной трем постоянным времени нагрева элемента системы электроснабжения 3То, через который передается ток нагрузки (кабеля, провода, шинопровода, трансформатора и т. д.).

Расчетный максимум нагрузки (получасовой максимум) элемента системы электроснабжения, питающего группу силовой нагрузки напряжением до 1 кВ (кабель, провод, шинопровод, трансформатор, аппарат и т.п.) определяется:

где Kр – расчетный коэффициент активной мощности; Рсмном×Ки — средняя мощность группы электроприемников за наиболее загруженную смену, имеющих одинаковую величину индивидуального коэффициента использования Ки.

Определение Кр проводится для групп приемников одинакового режима, что учитывается значением Ки, в зависимости от эффективного числа электроприемников nэ и постоянной времени нагрева То, т.е. коэффициент Кр можно представить функцией Кр= .

То ³ 30 мин — для кабелей напряжением 6 кВ и выше, питающих цеховые трансформаторные подстанции и распределительные устройства. Расчетная мощность для этих элементов определяется при Кр = 1.

То = 2,5 ч — для магистральных шинопроводов и цеховых трансформаторов. Значения Кр для этих сетей принимаются по таблице 4.5;

То = 10 мин — для сетей напряжением до 1 кВ, питающих распределительные шинопроводы, пункты, сборки, щиты. Значения Кр для этих сетей принимаются по таблице 4.5 или номограмме (рисунок 4.10);

Эффективное число электроприемников nээто приведенное число приемников в группе, однородных по мощности и режиму работы, которое заменяет действительное число приемников n,разнородных по режиму и по мощности, но обеспечивает ту же величину расчетного максимума Рр, что и группа различных по мощности и по режиму работы электроприемников.

Число nэ определяется как отношение квадрата суммарной номинальной мощности всей группы из n приемников к сумме квадратов номинальных мощностей всех отдельных приемников:

nэ = ,

где Руст.= — суммарная номинальная (установленная) мощность электроприемников.

Таблица 4.5 — Значения коэффициентов расчетной нагрузки Кр на шинах низкого напряжения цеховых трансформаторов и для магистральных шинопроводов напряжением до 1 кВ (для постоянной нагрева Т = 2,5÷3 ч)

nэ Коэффициент использования Ки
0,1 0,15 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 и более
8,00 5,33 4,00 2,67 2,00 1,60 1,33 1,14
5,01 3,44 2,69 1,9 1,52 1,24 1,11 1,0
2,94 2,17 1,8 1,42 1,23 1,14 1,08 1,0
2,28 1,73 1,46 1,19 1,06 1,04 1,0 0,97
1,31 1,12 1,02 1,0 0,98 0,96 0,94 0,93
6-8 1,2 1,0 0,96 0,95 0,94 0,93 0,92 0,91
9-10 1,1 0,97 0,91 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9
10-25 0,8 0,8 0,8 0,85 0,85 0,85 0,9 0,9
25-50 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,8 0,85 0,85
Более 50 0,65 0,65 0,65 0,7 0,7 0,75 0,8 0,8

Рисунок 4.10 — Кривые коэффициента расчетных нагрузок Км для различных коэффициентов использования Ки в зависимости от nэ (для постоянной времени нагрева То = 10 мин)

Таблица 4.6 — Значения Кр для сетей напряжением до 1 кВ, питающих распределительные пункты и шинопроводы, сборки, щиты (для постоянной времени нагрева 10 мин

Пример 4.2. К распределительному шинопроводу ШРА механического цеха присоединены 24 электроприемник длительного режима работы следующих номинальных мощностей: рном1= рном2= рном3 = 20 кВт, рном4= рном5= …. = рном9 = 10 кВт, рном10= рном12 = …. = рном14 = 7 кВт, рном15= рном16= …. = рном24 = 4,5 кВт. Определить эффективное число электроприемников nэ.

Читайте также:  Таблица установки автоматов по мощности

Если в группе все электроприемники имеют одинаковую номинальную мощность Рн, то nэ = n.

Принимают nэ=n, если самый большой и самый маленький приемники по мощности данной группы различаются не более чем в 3 раза, т.е. m = 10: Qр=Qсм.

Полная расчетная мощность силовой нагрузки:

При определении расчетной нагрузки элемента системы электроснабжения (кабель, провод, шинопровод, трансформатор, аппарат и т.п.), питающего одновременно группу силовой нагрузки напряжением до 1 кВ и осветительную нагрузку, их нагрузки суммируются :

где Рр.о, Qр.о – расчетная активная и реактивная мощность осветительной нагрузки, соответственно.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?

Все мы ежедневно сталкиваемся с электроприборами, кажется, без них наша жизнь останавливается. И у каждого из них в технической инструкции указана мощность. Сегодня мы разберемся что же это такое, узнаем виды и способы расчета.

Мощность в цепи переменного электрического тока

Электроприборы, подключаемые к электросети работают в цепи переменного тока, поэтому мы будем рассматривать мощность именно в этих условиях. Однако, сначала, дадим общее определение понятию.

Мощность — физическая величина, отражающая скорость преобразования или передачи электрической энергии.

В более узком смысле, говорят, что электрическая мощность – это отношение работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Если перефразировать данное определение менее научно, то получается, что мощность – это некое количество энергии, которое расходуется потребителем за определенный промежуток времени. Самый простой пример – это обычная лампа накаливания. Скорость, с которой лампочка превращает потребляемую электроэнергию в тепло и свет, и будет ее мощностью. Соответственно, чем выше изначально этот показатель у лампочки, тем больше она будет потреблять энергии, и тем больше отдаст света.

Поскольку в данном случае происходит не только процесс преобразования электроэнергии в некоторую другую (световую, тепловую и т.д.), но и процесс колебания электрического и магнитного поля, появляется сдвиг фазы между силой тока и напряжением, и это следует учитывать при дальнейших расчетах.

При расчете мощности в цепи переменного тока принято выделять активную, реактивную и полную составляющие.

Понятие активной мощности

Активная «полезная» мощность — это та часть мощности, которая характеризует непосредственно процесс преобразования электрической энергии в некую другую энергию. Обозначается латинской буквой P и измеряется в ваттах (Вт).

Рассчитывается по формуле: P = U⋅I⋅cosφ,

где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, cos φ – косинус угла сдвига фазы между напряжением и током.

ВАЖНО! Описанная ранее формула подходит для расчета цепей с напряжением 220В, однако, мощные агрегаты обычно используют сеть с напряжением 380В. В таком случае выражение следует умножить на корень из трех или 1.73

Понятие реактивной мощности

Реактивная «вредная» мощность — это мощность, которая образуется в процессе работы электроприборов с индуктивной или емкостной нагрузкой, и отражает происходящие электромагнитные колебания. Проще говоря, это энергия, которая переходит от источника питания к потребителю, а потом возвращается обратно в сеть.

Использовать в дело данную составляющую естественно нельзя, мало того, она во многом вредит сети питания, потому обычно его пытаются компенсировать.

Обозначается эта величина латинской буквой Q.

ЗАПОМНИТЕ! Реактивная мощность измеряется не в привычных ваттах (Вт), а в вольт-амперах реактивных (Вар).

Рассчитывается по формуле:

где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, sinφ – синус угла сдвига фазы между напряжением и током.

ВАЖНО! При расчете данная величина может быть как положительной, так и отрицательной – в зависимости от движения фазы.

Емкостные и индуктивные нагрузки

Главным отличием реактивной (емкостной и индуктивной) нагрузки – наличие, собственно, емкости и индуктивности, которые имеют свойство запасать энергию и позже отдавать ее в сеть.

Индуктивная нагрузка преобразует энергию электрического тока сначала в магнитное поле (в течение половины полупериода), а далее преобразует энергию магнитного поля в электрический ток и передает в сеть. Примером могут служить асинхронные двигатели, выпрямители, трансформаторы, электромагниты.

ВАЖНО! При работе индуктивной нагрузки кривая тока всегда отстает от кривой напряжения на половину полупериода.

Емкостная нагрузка преобразует энергию электрического тока в электрическое поле, а затем преобразует энергию полученного поля обратно в электрический ток. Оба процесса опять же протекают в течение половины полупериода каждый. Примерами являются конденсаторы, батареи, синхронные двигатели.

ВАЖНО! Во время работы емкостной нагрузки кривая тока опережает кривую напряжения на половину полупериода.

Коэффициент мощности cosφ

Коэффициент мощности cosφ (читается косинус фи)– это скалярная физическая величина, отражающая эффективность потребления электрической энергии. Проще говоря, коэффициент cosφ показывает наличие реактивной части и величину получаемой активной части относительно всей мощности.

Читайте также:  Наличие производственных мощностей для тендера

Коэффициент cosφ находится через отношение активной электрической мощности к полной электрической мощности.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! При более точном расчете следует учитывать нелинейные искажения синусоиды, однако, в обычных расчетах ими пренебрегают.

Значение данного коэффициента может изменяться от 0 до 1 (если расчет ведется в процентах, то от 0% до 100%). Из расчетной формулы не сложно понять, что, чем больше его значение, тем больше активная составляющая, а значит лучше показатели прибора.

Понятие полной мощности. Треугольник мощностей

Полная мощность – это геометрически вычисляемая величина, равная корню из суммы квадратов активной и реактивной мощностей соответственно. Обозначается латинской буквой S.

Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?

Также рассчитать полную мощность можно путем перемножения напряжения и силы тока соответственно.

ВАЖНО! Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА).

Треугольник мощностей – это удобное представление всех ранее описанных вычислений и соотношений между активной, реактивной и полной мощностей.

Катеты отражают реактивную и активную составляющие, гипотенуза – полную мощность. Согласно законам геометрии, косинус угла φ равен отношению активной и полной составляющих, то есть он является коэффициентом мощности.

Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?

Как найти активную, реактивную и полную мощности. Пример расчета

Все расчеты строятся на указанных ранее формулах и треугольнике мощностей. Давайте рассмотрим задачу, наиболее часто встречающуюся на практике.

Обычно на электроприборах указана активная мощность и значение коэффициента cosφ. Имея эти данные несложно рассчитать реактивную и полную составляющие.

Для этого разделим активную мощность на коэффициент cosφ и получим произведение тока и напряжения. Это и будет полной мощностью.

Далее, исходя из треугольника мощностей, найдем реактивную мощность равную квадрату из разности квадратов полной и активной мощностей.

Как измеряют cosφ на практике

Значение коэффициента cosφ обычно указано на бирках электроприборов, однако, если необходимо измерить его на практике пользуются специализированным прибором – фазометром . Также с этой задачей легко справится цифровой ваттметр.

Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?

Если полученный коэффициент cosφ достаточно низок, то его можно компенсировать практически. Осуществляется это в основном путем включения в цепь дополнительных приборов.

  1. Если необходимо скорректировать реактивную составляющую, то следует включить в цепь реактивный элемент, действующий противоположно уже функционирующему прибору. Для компенсации работы асинхронного двигателя, для примера индуктивной нагрузки, в параллель включается конденсатор. Для компенсации синхронного двигателя подключается электромагнит.
  2. Если необходимо скорректировать проблемы нелинейности в схему вводят пассивный корректор коэффициента cosφ, к примеру, это может быть дроссель с высокой индуктивностью, подключаемый последовательно с нагрузкой.

Мощность – это один из важнейших показателей электроприборов, поэтому знать какой она бывает и как рассчитывается, полезно не только школьникам и людям, специализирующимся в области техники, но и каждому из нас.

Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?

Как перевести амперы в киловаты?

Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?

Что такое делитель напряжения и как его рассчитать?

Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?

Способы вычисления потребления электроэнергии бытовыми приборами

Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?

Как рассчитать падение напряжения по длине кабеля в электрических сетях

Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?

Что такое фазное и линейное напряжение?

Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?

Как подобрать блок питания для светодиодной ленты по техническим характеристикам, расчёт мощности

Источник



Расчет эл-их нагрузок по коэф-ту расчетной активной нагрузки

Различие метода упорядоченных диаграмм графиков нагрузки и ме­тода расчета по коэффициенту расчетной активной мощности заключается в замене коэффициента максимума Kм в соотношении

коэффициентом расчетной активной мощности KР.

Основной расчетной величиной в сетях до 1 кВ является коэффициент расчетных нагрузок KР, который зависит от: эффективного числа ЭП, коэффи­циента использования и постоянной времени нагрева, то есть по соотношению (12).

Расчетные нагрузки на сборных шинах 6–10 кВ РП, ТП и ГПП опре­деляют с помощью коэффициента одновременности Kо, зависящего от коэффициентов использования и числа присоединений 6–10 кВ на этих сбор­ных шинах.

При расчетах электрических нагрузок должны быть отдельно определены нагрузки ЭП особой группы I категории и нагрузки ЭПIII категории.

3.2. Порядок расчета для элемента узла следующий:

3.2.1. Составляется перечень (число) силовых электроприемников с указанием их номинальной Рном(i)(установленной) мощности.

3.2.2. Определяется рабочая смена с наибольшим потреблением электроэнер­гии и выделяются характерные сутки.

3.2.3. Описываются особенности технологического процесса, влияющие на электропотребление, выделяются электроприемники с высокой неравномерностью нагрузки.

Читайте также:  Если превысить заявленную мощность

3.2.4. Исключаются из расчета (перечня):

-ЭП малой мощности;

3.2.5. Определяются группы т электроприемников, имеющих одинаковый тип (режим) работы, и выделяются из них j-е подгруппы, j = 1,…, m, имеющие одинаковую величину индивидуального коэффициента использования Kи(i).

3.2.6. Выделяются ЭП одинакового режима работы и определя­ется их средняя мощность

где Рном(i) – номинальная мощность отдельного i-го ЭП.

3.2.7. Вычисляется средняя реактивная нагрузка

где – коэффициент реактивной мощности, соответствующий средневз­вешенному коэффициенту мощности соs φ, характерному для i-го ЭП.

3.2.8. Находится групповой коэффициент использования Kиактивной мощности

где Рном(j) – установленная мощность группы ЭП.

3.2.9. Рассчитывается эффективное число ЭП в группе из п их числа:

где пэ – число однородных по режиму работы ЭП одинако­вой мощности, которое дает то же значение расчетного максимумаРmах, что и группа ЭП, различных по мощности и режиму работы. Если число ЭП в группе более четырех допускается принимать пэ равным п (действительному числу ЭП) при условии, что от­ношение номинальной мощности наибольшего ЭПРном(mах) к номинальной мощности меньшего Рном(min)меньше трех. При этом при определении значения пдопускается исключать мелкие ЭП, суммарная мощность которых не превышает 5 % номинальной мощности всейгруппы.

3.2.10. По справочным данным в зависимости от значений, полученных из (23) и (24) и постоянной времени нагрева Т0,принимается значение расчетного коэффициента Kp.

3.2.11. Определяется расчетный максимум нагрузки

Значение расчетного коэффициента активной мощности KрдляТ = 10 мин – сетей напряжением до 1 кВ, питающих 2УР, приведены в табл. 2. Для ЗУР постоянная нагрева Т = 2,5 ч и при пэ> 50 и Kи≤0,5 Kр = 0,7; Kи > 0,5; Kр = 0,8. Для кабелей, образующих высоковольтные сети 6–10 кВ по­требителей, Kр= 1.

Упрощенно эффективное число приемников для цеха

где Рном(max) – номинальная мощность наиболее мощного ЭП цеха.

Электрические нагрузки отдельных узлов системы электроснабжения в сетях напряжением выше 1 кВ (находящиеся на 4УР, 5УР) рекомендуется опре­делять аналогично с включением потерь в трансформаторах.

Потери электроэнергии в ЛЭП

Потери электроэнергии в проводах зависят от силы тока, поэтому при передаче её на дальние расстояния, напряжение многократно повышают (во столько же раз уменьшая силу тока) с помощью трансформатора, что при передаче той же мощности позволяет значительно снизить потери. Однако с ростом напряжения начинают происходить различные разрядные явления.

В воздушных линиях сверхвысокого напряжения присутствуют потери активной мощности на корону (коронный разряд). Коронный разряд возникает, когда напряжённость электрического поля E у поверхности провода превысит пороговую величину Eкр, которую можно вычислить по эмпирической формуле Пика:
кВ/см,
где r — радиус провода в метрах, β — отношение плотности воздуха к нормальной [12] .

Напряженность электрического поля прямо пропорциональна напряжению на проводе и обратно пропорциональна его радиусу, поэтому бороться с потерями на корону можно, увеличивая радиус проводов, а также (в меньшей степени) — применяя расщепление фаз, то есть используя в каждой фазе несколько проводов, удерживаемых специальными распорками на расстоянии 40-50 см. Потери на корону приблизительно пропорциональны произведению U(U-Uкр).

Потери на корону резко возрастают с ростом напряжения, среднегодовые потери на ЛЭП напряжением 500 кВ составляют около 12 кВт/км, при напряжении 750 кВ — 37 кВт/км, при 1150 кВ — 80 кВт/км. Потери также резко возрастают при осадках, особенно изморози, и могут достигать 1200 кВт/км [13] .

Потери в ЛЭП переменного тока[править | править вики-текст]

Важной величиной, влияющей на экономичность ЛЭП переменного тока, является величина, характеризующая соотношение между активной и реактивной мощностями в линии — cos φ. Активная мощность — часть полной мощности, прошедшей по проводам и переданной в нагрузку; Реактивная мощность — это мощность, которая генерируется линией, её зарядной мощностью (ёмкостью между линией и землёй), а также самим генератором, и потребляется реактивной нагрузкой(индуктивной нагрузкой). Потери активной мощности в линии зависят и от передаваемой реактивной мощности. Чем больше переток реактивной мощности — тем больше потери активной.

При длине ЛЭП переменного тока более нескольких тысяч километров наблюдается ещё один вид потерь — радиоизлучение. Так как такая длина уже сравнима с длиной электромагнитной волны частотой 50 Гц ( 6000 км, длина четвертьволнового вибратора 1500 км), провод работает как излучающая антенна.

Источник