Как найти общую нагрузку

1. Методика расчета бытовой мощности

Расчет мощности бытовой электросети по методу коэффициента спроса производится в следующем порядке:

Справочно: Так как в соответствии с действующими правилами силовые и осветительные сети принято разделять, расчет необходимо производить раздельно для силовой сети (розеточных групп) и сети освещения.

1) Определяется установленная (суммарная) электрическая мощность (P_уст) отдельно для силовой сети (розеточной группы) — P_уст-с и сети освещения P_уст-о:

P_уст-с=P₁+P₂+…+P_n

где: P₁,P₂,P_n — мощности отдельно взятых электроприемников (электрических приборов) в доме. При отсутствии фактических значений мощностей их можно принять нашей таблице мощностей бытовых электроприборов.

P_уст-о=P₁*n₁+P₂*n₂+…+P_n*n_n

где: P₁,P₂,P_n — мощность одной отдельно взятой лампы каждого типа в доме;

n₁, n₂, n_n, — количество ламп каждого типа.

Примечание: при отсутствии данных о мощности и количестве ламп для расчета установленной мощности сети освещения можно воспользоваться нашим онлайн-калькулятором расчета освещения помещения по площади помещения.

2) Исходя из установленной определяем расчетную мощность:

При определении мощности бытовой электросети необходимо учитывать, что все имеющиеся в доме электроприборы, как правило, одновременно в сеть не включаются поэтому для определения расчетной мощности применяется специальный поправочный коэффициент называемый коэффициентом спроса, значение которого принимается исходя из установленной мощности (суммарной мощности бытовых электроприборов):

Примечание: При значении установленной мощности силовой сети до 5 кВт включительно коэффициент спроса рекомендуется принимать равным 1.

Расчетную мощность так же определяем раздельно:

• Для силовой сети:

P_рс=P_уст-с*К_сс

где: P_уст-с — установленная мощность силовой сети;

К_сс — коэффициент спроса для силовой сети.

• Для сети освещения:

P_ро=P_уст-о*К_со

где: P_уст-о — установленная мощность сети освещения;

К_со — коэффициент спроса для сети освещения.

• Общую расчетную мощность бытовой сети можно получить получить сложив расчетные мощности силовой сети и сети освещения:

P_общ.=P_рс+P_ро

Полученные значения расчетных мощностей можно применять для определения расчетного тока сети и выбора аппаратов защиты (автоматических выключателей, УЗО и т.д.), а так же расчета сечения электропроводки. Подробнее об этом читайте в статье: Расчет электрической сети и выбор аппаратов защиты.

Так же для данных расчетов можно воспользоваться следующими нашими онлайн калькуляторами:

• Онлайн расчет тока сети
• Онлайн расчет автомата по мощности
• Онлайн расчет дифавтомата по мощности
• Онлайн расчет УЗО по мощности
• Онлайн расчет сечения кабеля по мощности

ВАЖНО! В случае применения для расчета аппаратов защиты (автомата, дифавтомата, УЗО) вышеуказанных онлайн калькуляторов с использованием значения расчетной мощности определенного по методике приведенной в данной статье в калькуляторах при выборе типа указанной мощности следует поставить галочку в пункте: «Мной указана максамальная разрешенная к использованию мощность (проектная/расчетная мощность, либо мощность указанная в договоре электроснабжения)», т.к. в противном случае калькулятор использует при расчете коэффициент спроса который вами уже учтен, что приведет к некорректному расчету.

1. Пример расчета мощности бытовой сети

Для примера расчета бытовой мощности возьмем частный дом в котором имеются следующие электроприемники:

В силовой сети:

• стиральная машина — 2000 Вт
• микроволновая печь — 1800 Вт
• мультиварка — 1200 Вт
• кухонная вытяжка — 120 Вт
• пылесос — 550 Вт
• телевизор — 130 Вт
• персональный компьютер — 350 Вт
• принтер — 60 Вт

В сети освещения: 

• Лампочки накаливания — 6 шт по 75 Вт
• Энергосберегающие лампочки — 8 шт по 22 Вт

Производим расчет мощности силовой сети:

• Установленная мощность (сумма мощностей всех электроприборов): 

P_уст-с=2000+1800+1200+120+550+130+350+60=6210 Вт

теперь переведем данную мощность в киловатты для чего необходимо разделить полученное значение на 1000: 

P_уст-с=6210/1000=6,21 кВт

• Определяем расчетную мощность силовой сети, для чего умножаем полученную установленную мощность на коэффициент спроса значение которого определяем по таблице выше (К_сс принимаем равным 0,8):

P_рс=P_уст-с*К_сс=6,21*0,8=4,968 кВт 

По аналогии определяем мощность сети освещения:

• Установленная мощность сети освещения: 

P_уст-о=6*75+8*22=450+176=626 Вт (или 0,626 кВт)

• Определяем расчетную мощность силовой сети (учитывая малую мощность сети освещения и тот факт, что в такой небольшой сети все лампочки могут одновременно работать длительный период времени коэффициент спроса для сети освещения (К_со)принимаем равным 1):

P_ро=P_уст-с*К_со=0,626*1=0,626кВт 

• Общая мощность бытовой сети составит:

P_общ.=P_рс+P_ро=4,968+0,626=5,594 кВт

Применим рассчитанные значения для определения номинального тока автоматического выключателя и сечения кабеля с помощью соответствующих онлайн калькуляторов (на примере силовой сети):

Автоматический выключатель для силовой сети определяем с помощью Онлайн-калькулятора расчета автомата по мощности:

Сечение кабеля для силовой сети определяем с помощью Онлайн-калькулятора расчета сечения кабеля по мощности:

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте ответа на интересующий Вас вопрос? Задайте его на форуме! Наши специалисты обязательно Вам ответят.

↑ Наверх

Расчёт общей нагрузки

Пример расчета

Выбор устройств защиты напрямую зависит от планируемой загрузки сети.

Общая нагрузка напрямую зависит от возможной нагрузки на вводной кабель от узла учёта. Энергоснабжающая организация выделяет максимальную мощность для абанента. Одно фазный потребитель получает максимально 5 — 8 кВт(25-32А при напряжении 220V). Трёх фазный потребитель от 15кВт (25-32А при напряжении 380 — 410V). Большая мощность выделяется только по согласованию проекта в котором есть обоснование большей мощьности.

Первый вариант, когда расчётная нагрузка не более 10 кВт

Например вы посчитали что общая мощность равна примерно 10 000 Ватт , ток при напряжении 220 вольт будет равен :

I=P/U , I = 10 000 Ватт / 220 Вольт = 45,5 Ампер.

При выборе вводного устройства защиты необходимо выбрать с запасом на 30 — 50 % от расчетного тока 45,5 Ампер — наше значение с учётом запаса по току от 60 А до 68 А . Номинал автоматического выключателя который нам подходит равен 63 Амперам.

Можно выбрать следующие модели :

Авт.выкл.мод.2п C 63А S202 6кА ABB 2CDS252001R0634 (600 -700 руб)
Авт.выкл.мод.1п C 63А S201 6кА ABB 2CDS251001R0634 (300-330 руб)
Авт.выкл.мод.2п C 63А ВА-101 4,5кА DEKraft (120 -130 руб)
Авт.выкл.мод.1п C 63А ВА-101 4,5кА DEKraft (60-65 руб)

Второй вариант, когда расчётная нагрузка превышает 10 кВт

Общая расчётная нагрузка равна примерно 19 кВт. В нашем случае разумно сделать подключение на три фазы. Ток при напряжении 380 вольт будет равен :

I=P/(1,73*U) , I = 19 000 Ватт / (1,73*380 Вольт) = 29 Ампер.

С запасом по мощности получаем ток 40 Амперам . У нас три фазы 40 А / 3 фазы = 13 Ампер на каждую фазу. Нам подойдёт трёхполюсный автомат с номиналом 16 А

Можно выбрать следующие модели :

Авт.выкл.мод.3п C 16А S203 6кА ABB 2CDS253001R0164 (550 — 600 руб)
Авт.выкл.мод.3п C 16А SH203L 4,5кА ABB 2CDS243001R0164 (360 — 400 руб)
Авт.выкл.мод.3п C 16А ВА 47-63 4,5кА ЭКФ(135 — 150 руб)

Теоретическая информация

При строительстве многоквартирного дома или коттеджа необходимо произвести расчет электрических нагрузок, чтобы определиться с выбором силовых коммутирующих устройств внутри дома и на трансформаторной подстанции, а также, чтобы подобрать сечение кабельной линии (расчет сечения кабельной линии с помощью программы «Электрик v6.9») от подстанции или опоры воздушной линии электропередачи до коттеджа. Расчет электрических нагрузок производится в целях защиты от перегрузки по потребляемой мощности. То есть совокупная мощность всех работающих приемников электроэнергии не должна превышать мощность, которая отведена на эту ветку линии электропередач.

По данным предполагаемой нагрузки внутри квартиры для каждой комнаты подбирается сечение проводки, но оно не должно быть меньше указанного в ПУЭ 7.

Основными методами расчета нагрузки в квартире являются эмпирические методы:

• метод, основанный на удельной нагрузке в зависимости от площади помещения;
• в зависимости от мощности установленного оборудования и его коэффициента использования;
• табличный метод (постоянных и переменных нагрузок).

1. Метод расчета, основанный на удельной нагрузке в зависимости от площади помещения

Метод расчета, основанный на зависимости нагрузки от площади помещения, достаточно прост и не требует значительных знаний для его применения на практике. Отрицательной чертой этого метода расчета считается невозможность в полной мере определить нагрузку в каждом конкретном случае, в зависимости от площади помещения.

2. Метод расчета нагрузки по удельной мощности

Метод расчета нагрузки по удельной мощности оборудования достаточно трудоемкий, но позволяет достаточно точно подсчитать мощность потребителей, а следственно и нагрузку.

Рассмотрим метод расчета, который даёт наибольшую точность при произведении расчетов. Для того чтобы определить уровень нагрузки в доме необходимо первоначально определить мощность потребителей энергии в отдельности друг от друга, а потом умножить на коэффициент использования этих приборов на протяжении часа и на поправочный коэффициент учитывающий неравномерность использования электрических приборов.

Расчет для каждого потребителя электроэнергии Рр, Вт/ч производится по формуле:

Р_р= Р_уст*К_исп*К_зап

Руст – установленная мощность потребителя, Вт/ч;

Кисп – коэффициент использования электрооборудования,

Кзап – коэффициент учитывающий запас использования электрооборудования.

После подсчёта нагрузки всего оборудования (освещение, стиральная машина, микроволновка, утюг, телевизор, компьютер, холодильник и др.) производится суммирование всех нагрузок.

Рсум = Рр.телев. + Рр.освещ. + Рр.стир.маш + …+Рр.другое

Для коттеджа, например, площадью 120 м² с кухней, двумя спальнями, прихожей, ванной и столовой расчет будет выглядеть так.

Для кухни:

Рсум.кухни = Рр.стир.маш. + Рр.освещ.+ Рр.микр. + Рр.телев

Рсум.кухни = 2500*0,1*1,5+300*0,3*1,5+1200*0,1*1,5+70*0,5*1,5=742,5(Вт)

Для спален:

Рсум.спальн1= Рр.освещ + Рр.бра + Рр.телев + Рр. компьют.

Рсум.спальн1=200*0,3*1,5+40*0,1*1,5+70*0,5*1,5+120*0,3*1,5=202,5(Вт)

Рсум.спальн2= Рр.освещ + Рр.бра + Рр.телев + Рр. компьют.

Рсум.спальн2=200*0,3*1,5+40*0,1*1,5+70*0,5*1,5+120*0,3*1,5=202,5 (Вт)

Для прихожей:

Рсум.прихож = Рр.освещ

Рсум.прихож= 100*0,1*1,5=15 (Вт)

Для ванной комнаты и сан. узла:

Рсум.ванной = Рр.освещ + Рр.бойл

Рсум.ванной =50*0,1*1,5+2000*0,1*1,5=307,5 (Вт)

Для столовой:

Рсум.стол. = Рр.освещ + Рр.телев

Рсум.стол. = 200*0,1*1,5+100*0,1*1,5=45 (Вт)

3. Табличный метод расчета (постоянных и переменных нагрузок)

В проектных организациях преимущественно применяют табличный метод расчета (постоянных и переменных нагрузок). Он основан на составлении табличной модели электрических нагрузок ответвления. При расчете потребляемой мощности нужно помнить о том, что нагрузка не является величиной постоянной, а напрямую зависит от режима работы потребителя и от времени года. Режимов работы потребителей электроэнергии 2: непрерывно работающие (НР) и периодически работающие (ПР). Зависимость от времени года можно объяснить так: например, данное время года — лето. Летом, например, в коттедже НР являются такие потребители, как кондиционеры, холодильники и т.д., а зимой и осенью кондиционеры не работают, а наоборот включены обогревающие приборы (тепловентиляторы, масляные обогреВаттели, электрические конвектора и т.д.).

Как было упомянуто, расчет производится в виде таблицы. При ее заполнении в исходные графы вносят следующие данные:

1. Группа и наименование приемника электрической энергии;
2. Количество приемников данного наименования;
3. Номинальная установленная мощность приемника Рн.у.;
4. Коэффициент мощности приемника сos φ;
5. Коэффициент полезного действия приемника η (КПД);
6. Номинальная потребляемая мощность (рассчитывается по формуле Рн.п.=Рн.у./η;
7. Коэффициент загрузки приемника kз (берется из инструкции по эксплуатации приемника). КПД принимаем с учетом коэффициента загрузки. Если kз >=0,6, то можно принять сos φ = сos φн;
8. Количество приемников, работающих в заданном режиме и времени года m;
9. Потребляемая приемниками активная мощность (рассчитывается по формуле Р=Рн.п.*kз*m);
10. Потребляемая приемником реактивная мощность (численно равная Q=P*tgφ).

Мощности НР и ПР приемников в пункте таблицы ИТОГО записываются отдельно, так же как и в отдельных строках итоговой таблицы. После заполнения всех строк и граф табличной модели в итоговой таблице определяются следующие итоговые значения:

• суммарная мощность периодически работающих приемников Сумма Рп.р. и Сумма Qп.р.;
• суммарная мощность непрерывно работающих приемников Сумма Рн.р. и сумма Qн.р.;
• суммарная мощность периодически и непрерывно работающих приемников Сумма Рп.р.+ Сумма Рн.р., и Сумма Qп.р. + сумма Qн.р. ;

Окончательно мощность приемников, работающих периодически и непрерывно, рассчитывается с учетом коэффициента учитывающего 5% потерь энергии в сети, а также с учетом коэффициента одновременности:

• при Рнр > Рпр k0=1,0÷0,8;
• при Рнр = Рпр k0=0,8÷0,7;
• при Рнр < Рпр k0=0,7÷0,6.

Нагрузка ответвления и коэффициент мощности определяются по формулам: Р=Рн+Рп; Q=QH+Qn;

Расчет ведется по каждой группе приемников вплоть до итоговой таблицы, где подсчитыВатться окончательная суммарная потребляемая мощность.

Хоть этот метод расчета и даёт очень точные результаты потребляемой нагрузки, но не всегда удаётся точно определить, какое электрооборудование будет установлено в той или иной комнате. Тем более заложенные нормы проводки в ПУЭ, для разных помещений, с лихвой перекрывают любую нагрузку при условии правильного монтажа электрических сетей.

1. Определим общую интенсивность нагрузки по категориям

, (6)

где
N
– количество источников нагрузки.

Для
ТА с импульсным набором

У_к.кв.и=N_АЛ
кв.и ^.
У_кв.и

У_к.нх.и=N_АЛ
нх.и ^.
У_нх.и

1. Для та с тональным набором

У_к.кв.т=N_АЛ
кв.т ^.
У_кв.т

У_к.нх.т=N_АЛ
нх.т
^.
У_нх.т

Для
местных таксофонов

У_к.м.Т=N_АЛ
м.Т
^.
У_м.Т

1. Общая нагрузка для всех категорий определяется из формулы

У_общ
= ΣУ_к, (7)

1. где ΣУ_к=
   У_к.кв.и+У_к.нх.и+
   У_к.кв.т+
   У_к.нх.т+
   У_к.м.Т

Определим долю
емкости проектируемой АТСЭ (ОС) от
емкости СТС по формуле

n_вн= (8)

где
N_{ОСпроект.}
– емкость
проектируемой АТСЭ Ф на СТС;

N_СТС
– емкость
всей сети.

Долю
внутреннего сообщения определяем по
таблице 4.

Таблица
4 – Определение доли внутреннего
сообщения (Р_вн)

Определим
внутреннюю нагрузку на АТСЭ Ф по формуле

У_вн
= У_общ
^.
Р_вн (9)

Определим
исходящую нагрузку от АТСЭ Ф по формуле

У_исх
= У_общ
— У_вн (10)

1. Нагрузку в направлении к усс определяем по формуле

У_УСС
= У_исх
^.
0,03, (11)

где
0,03 – доля исходящей нагрузки к УСС.

1. Нагрузку
   к АМТС определяется по формуле

У_АМТС
= У_исх.
^х
0,05, (12)

где
0,05 – доля исходящей нагрузки к АМТС.

Определим исходящую
нагрузку в направлении межстанционной
связи по формуле

У_мс.с
= У_исх.
— У_УСС
— У_АМТС
(13)

Нагрузка
межстанционной связи распределяется
по направлениям. Для этого необходимо
рассчитать доли емкости по направлениям
без учета проектируемой АТСЭ. Воспользуемся
формулой

(14)

где

-емкость
ЦС и емкость ОС без проектируемой АТСЭ
Ф.

Проверка:

Определим нагрузку
по направлениям межстанционной связи
по формуле

(15)

При
проектировании используем принцип
равенства входящей и исходящей нагрузок.
Расчет СЛ производим в соответствии с
расчетным значением нагрузок по нормам
ВНТП или из расчета средней удельной
нагрузки на одну СЛ, что составляет 0,65
Эрл.

Результаты расчетов
представим в таблице 5.

Таблица 5 –
Определение количества соединительных
линий

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Указания по расчету нагрузок трансформаторов напряжения в требуемом классе точности

Содержание

1. Общая часть

Для того чтобы трансформатор напряжения (ТН) работал в требуемом классе точности, а также для выбора сечения жил контрольного кабеля в их вторичных цепях по потере напряжения в этих кабелях необходимо определять нагрузку ТН.

Для обеспечения работы трансформаторов напряжения (ТН) в требуемом классе точности, а также для выбора сечения соединительных проводов в их вторичных цепях по потере напряжения в этих проводах необходимо определять нагрузку ТН.

Потребление релейной и измерительной аппаратуры выражается в вольт-амперах (ВА). Для измерительных приборов оно равно Uном=100 В, а для реле – часто и при других величинах напряжения.

Когда нужно рассчитать потребление всей аппаратуры, которое включено на линейное напряжение, его нужно привести к напряжению 100 В, а аппаратуры включенной на фазное напряжение, — к напряжению 100√3 В. Если нужно пересчитать с другого напряжения на расчетное, производим по формуле:

Следует отметить, что на практике всегда имеется некоторая неравномерность нагрузки по отдельным фазам (обмоткам) трансформатора напряжения. При расчете нагрузки необходимо определить ее величину для наиболее загружено фазы трансформатора напряжения и сопоставить ее с мощностью применяемого трансформатора напряжения в требуемом классе точности.

В связи с тем, что точный расчет нагрузки весьма сложен в практических расчетах, допускается упрощение:

• суммирование потребляемой мощности производится арифметически, без учета разных коэффициентов мощности (cos φ) отдельных нагрузок.
• неравномерность нагрузки учитывается приближенно.

Применяя эти упрощения, мы создаем некоторый расчетный запас.

2. Методика определения вторичной нагрузки для основных вторичных обмоток трансформаторов напряжения

Для определения вторичной нагрузки трансформаторов напряжения необходимо определить величину вторичных токов нагрузки в цепях трансформаторов напряжения, так как нагрузка определяется произведением приложенного напряжения на этот ток. Для трехпроводных цепей напряжения используется расчетная схема и векторные диаграммы, приведенные на рис.1.

Рис.1 — Расчетная схема и векторные диаграммы для трехпроводных цепей напряжения:
а) расчетная схема; б) диаграмма линейных напряжений; в) линейные напряжения и токи нагрузки;
г) приближенное построение вектора тока нагрузки в фазе A

Для определения максимальной нагрузки трансформатора напряжения подсчитываются суммарные нагрузки Saв, Sвc, Sca, приведенные к линейным напряжениям согласно выражения (1).

Наиболее нагруженной фазой будет та, которой проходит наибольший ток.

Токи Iab, Ibc, Ica создаются линейными напряжениями Uaв, Uвc, Uca, показанными на рис.1 (б).

Для более наглядного рассмотрения диаграммы векторы тока и напряжения на рис.1 (в) перемещены так, что образуют симметричную звезду. Токи Iaв, Iвc, Ica показаны неравными, но отстающими от соответствующих им напряжений Uaв, Uвc, Uca на один и тот же угол φ=120 гр.
(это – допущение, так как в действительности эти углы не одинаковы).

3. Определение вторичных токов нагрузки в цепях трансформаторов напряжения

В соответствии с токораспределением, приведенным на рис.1 (а) İав = İо + İса, отсюда İа = İав – İса. Если бы ток İав был равен по величине току İса, то векторная разность этих токов была бы равна √3 İса (см. рис.1). Прибавив к вектору √3 İса разницу в величинах токов İав и İса (см. рис. 1 г), получим некоторый вектор İa, величина которого определяется по выражению: İa = √3 İса + (İав — İса) (2)

Приняв İa = Iа, можно приближенно по выражению (2) определить величину тока Iа. Аналогично можно определить тока Iв и Iс.

Заменяя в выражении (2) Iа на Iф – ток в любой фазе, Iав на Iмакс – больший на двух токов междуфазных нагрузок -, Iса на Iмин – меньший из этих двух токов -, получим общее выражение для определения тока нагрузки любой фазы трансформатора. Iф = √3 Iмин + (Iмакс. – Iмин.) = Iмакс. + 1,73*Iмин – Iмин или Iф = Iмакс. + 0,73*Iмин. (3)

4. Определение нагрузки Sнагр. трансформаторов напряжения при разных схемах соединения

4.1 При схеме соединения трех однофазных трансформаторов напряжения в звезду (рис.2)

Рис.2 — Схема соединения трех однофазных трансформаторов напряжения в звезду

Мощность нагрузки основных обмоток, соединенных в звезду, каждого из трансформаторов напряжения определяется по выражению:

• Uм.ф. – междуфазное напряжение, В;
• Iф – ток в любой фазе, А;

Подставив значение тока Iф из выражения (3), получим

• Sнагр. – мощность, которую потребляет от трансформатора напряжения любая из фаз междуфазной нагрузки вторичных цепей;
• Sмакс.м.ф и Sмин.м.ф. –мощности большей и меньшей на двух междуфазных нагрузок.

4.2 При схеме соединения двух однофазных трансформаторов напряжения в открытый треугольник (рис.3)

Рис.3 — Схема соединения соединения двух однофазных трансформаторов напряжения в открытый треугольник

Мощность нагрузки каждого из трансформаторов напряжения определяется по выражению:

Подставив значение тока Iф из выражения (3), получим:

где:
Sмакс.м.ф и Sмин.м.ф. –мощности большей и меньшей из двух междуфазных нагрузок, подключенных к данной фазе (а или с)

При равномерной нагрузке (одинаковый ток во всех трех фазах) Sмакс.м.ф= Sмин.м.ф.= Sм.ф.

При этом нагрузка на каждый трансформатор напряжения согласно выражения (7) Sн=1,73* Sм.ф.

Если ту же нагрузку (∑Sнагр.=3*Sм.ф.) равномерно распределить между фазами так, чтобы Sав= Sвс, а Sса=0, то нагрузка на каждый трансформатор напряжения составит половину всей нагрузки (∑Sнагр.=3*Sм.ф.).

В этом случае Sнагр.=0,5*3*Sм.ф.=1,5*Sм.ф.

Рис.4 — Схема соединения трансформаторов напряжения в звезду с четырехпроводными вторичными цепями

В четырехпроводных вторичных цепях при наличии нагрузок, включенных на фазные напряжения, потребляемая ими мощность Sнагр.=Sм.ф., приведенная к фазному напряжению согласно выражению (1), должна суммироваться с мощностью междуфазной нагрузки Sнагр. соответствующих фаз. При этом полная мощность нагрузки любой из фаз основных вторичных обмоток трансформаторов напряжения определяется по выражению:

где:
Sмакс.м.ф и Sмин.м.ф. –мощности большей и меньшей из двух междуфазных нагрузок.

5.Определение нагрузки для дополнительных обмоток трансформаторов напряжения

Нагрузка на дополнительные обмотки трансформаторов напряжения, соединенные по схеме разомкнутого треугольника, определяется расчетным потреблением реле и приборов, подсоединенных к этим обмоткам. Результаты расчета сопоставляются с допустимой мощностью соответствующего класса данного типа трансформатора напряжения. При подключении к дополнительным обмоткам только релейной аппаратуры требуется его работа в классе точности 3, а при подключении измерительных приборов в классе точности 0,2; 0,5.

6. Рекомендации по сопоставлению расчетной мощности нагрузки с мощностью применяемого типа трансформатора напряжения

На основании результатов расчета мощность загруженной фазы, подсчитанная по вышеприведенным выражениям (5, 7, 8), сопоставляется с мощностью применяемого типа трансформатора напряжения в требуемом классе точности.

В случае, если расчетная нагрузка превосходит допустимую для данного трансформатора напряжения в соответствующем классе точности, то необходимо предусмотреть возможность уменьшения нагрузки путем применения приборов с меньшим потреблением.

Если невозможно уменьшить расчетную нагрузку (реле и измерительные приборы), то следует рассмотреть возможность установки дополнительного трансформатора напряжения на отдельных присоединений.

Источник

Силовой трансформатор: формулы для определения мощности, тока, uk%

Силовой трансформатор представляет собой сложную систему, которая состоит из большого числа других сложных систем. И для описания трансформатора придумали определенные параметры, которые разнятся от машины к машине и служат для классификации и упорядочивания.

Разберем основные параметры, которые могут пригодиться при расчетах, связанных с силовыми трансформаторами. Данные параметры должны быть указаны в технических условиях или стандартах на тип или группу трансформаторов (требование ГОСТ 11677-85). Сами определения этих параметров приведены в ГОСТ 16110.

Номинальная мощность трансформатора — указанное на паспортной табличке трансформатора значение полной мощности на основном ответвлении, которое гарантируется производителем при установке в номинальном месте, охлаждающей среды и при работе при номинальной частоте и напряжении обмотки.

Числовое значение мощности в кВА изначально выбирается из ряда по ГОСТ 9680-77. На изображении ниже приведен этот ряд.

Значения в скобках принимаются для экспортных или специальных трансформаторов.

Если по своим характеристикам оборудование может работать при разных значениях мощностей (например, при различных системах охлаждения), то за номинальное значение мощности принимается наибольшее из них.

К силовым трансформаторам относятся:

• трехфазные и многофазные мощностью более 6,3 кВА
• однофазные — более 5 кВА

Номинальное напряжение обмотки — напряжение между зажимами трансформатора, указанное на паспортной табличке, на холостом ходу.

Номинальный ток обмотки — ток, определяемый мощностью, напряжением обмотки и множителем, учитывающим число фаз. То есть если трансформатор двухобмоточный, то мы будем иметь ток с низкой стороны и ток с высокой стороны. Или же ток, приведенный к низкой или высокой стороне.

Напряжение короткого замыкания — дадим два определения.

Приведенное к расчетной температуре линейное напряжение, которое нужно подвести при номинальной частоте к линейным зажимам одной из обмоток пары, чтобы в этой обмотке установился ток, соответствующий меньшей из номинальных мощностей обмоток пары при замкнутой накоротко второй обмотке пары и остальных основных обмотках, не замкнутых на внешние цепи

Напряжение короткого замыкания uk — это напряжение, при подведении которого к одной из обмоток трансформатора при замкнутой накоротко другой обмотке в ней проходит ток, равный номинальному

Источник — Электрооборудование станций и подстанций

Определились с основными терминами, далее разберем как определить мощность, ток и сопротивление трансформатора на примере:

ТМ-750/10 с номинальными напряжениями 6 кВ и 0,4 кВ. Ток с высокой стороны будет 72,2 А, напряжение короткого замыкания — 5,4%. Определим ток из формулы определения полной мощности:

Так что, если недобрали данных для расчетов, всегда можно досчитать. Но это рассмотрен случай двухобмоточного Т.

Чтобы определить сопротивление двухобмоточного трансформатора в именованных единицах (Ом), например, для расчета тока короткого замыкания, воспользуемся следующими выражениями:

• x — искомое сопротивление в именованных единицах, Ом
• xT% — относительное сопротивление, определяемое через uk% (в случае двухобмоточных эти числа равны), отн.ед.
• Uб — базисное напряжение, относительно которого мы ведем наш расчет (более подробно будет рассмотрено в статье про расчет токов КЗ), кВ
• Sном — номинальная мощность, МВА

В формуле выше важно следить за единицами измерения, не спутать вольты и киловольты, мегавольтамперы с киловольтамперами. Будьте начеку.

Формулы для расчета относительных сопротивлений обмоток (xT%)

В двухобмоточном трансформаторе все просто и uk=xt.

Трехобмоточный и автотрансформаторы

В данном случае схема эквивалентируется в три сопротивления (по секрету, одно из них частенько бывает равно нулю, что упрощает дальнейшее сворачивание).

Трехфазный у которого НН расщепленная

Частенько в схемах ТЭЦ встречаются данные трансформаторы с двумя ногами.

В данном случае всё зависит от исходных данных. Если Uk дано только для в-н, то считаем по верхней формуле, если для в-н и н1-н2, то нижней. Схема замещения представляет собой звезду.

Группа двухобмоточных однофазных трансформаторов с обмоткой низшего напряжения, разделенной на две или на три ветви

Хоть внешне и похоже на описанные выше, и схемы замещения подобны, однако, формулы будут немного разные.

Источник

Составляющие полной мощности трансформатора и методика расчета

Понятие полной мощности используется в электротехники для определения фактической нагрузки на элементы сети. Величина полной мощности силового трансформатора является основой для проектирования его конструкции.

Полная мощность превосходит по абсолютной величине активную и зависит от характеристик нагрузки.

Понятие мощности трансформатора

Трансформатор переменного тока не производит электрическую энергию, а лишь преобразовывает ее по величине. Поэтому его мощность полностью зависит от ее величины нагрузки (тока потребления) вторичной цепи. При наличии нескольких потребителей должна учитываться суммарная нагрузка, которая может быть подключена одновременно. Для цепей переменного тока учитывается активный и реактивный характер потребления.

Активная

Данная составляющая часть характеристики определяется как среднее значение мгновенной за определенный период времени. Для цепей синусоидального переменного тока в качестве отрезка времени используется значение периода колебания:

Активная часть зависит от характера нагрузки, то есть от сдвига фаз между током и напряжением и определяется по формуле:

Активная составляющая устройств переменного тока выражается в Ваттах, как и для цепей постоянного тока.

Реактивная

Реактивная нагрузка отличается от активной тем, что в течение одного периода колебаний напряжения электрическая энергия реально не потребляется, но возвращается назад. В результате того, что к питающему устройству подключены устройства с большой емкостью или индуктивностью (электродвигатели), между током и напряжением возникает сдвиг фаз.

Реактивная составляющая потребления определяется выражением:

Единица измерения – вар (вольт-ампер реактивный).

Полная

Полная мощность трансформатора учитывает всю потребленную и возвращенную энергию и находится из выражения:

Все составляющие связаны соотношением:

Единица измерения – ВА (вольт-ампер).

Полная мощность равняется активной только в случае полностью активной нагрузки.

Номинальная

Номинальная мощность трансформатора учитывает возможность работы конструкции с учетом подключения потребителей разного характера, то есть аналогична полной. При этом гарантируется исправная работа устройства весь заявленный срок службы при оговоренных условиях эксплуатации.

Номинальная мощность, как и полная, учитывает активный и реактивный характер потребления, которое может изменяться во время эксплуатации.

Выражается в вольт-амперах.

Методика расчета мощностей трансформатора

При расчете силового трансформатора питающей подстанции учитывается среднесуточная нагрузка и длительность периода максимальной потребления. При этом должно учитываться соотношение:

Режим пикового потребления также должен учитывать время воздействия, поскольку при кратковременных всплесках (до 1 часа), устройство будет работать в недогруженном режиме, что экономически не выгодно.

В таких случаях нужно брать в расчет перегрузочную способность конструкции, которая зависит от конструктивных особенностей, температуры окружающего воздуха и условий охлаждения. Это диктуется условиями допустимого нагрева составляющих элементов (обмоток, коммутирующих цепей).

Понятие коэффициента загрузки определяет отношение среднесуточного и максимального потребления электрической энергии. Коэффициент загрузки всегда меньше единицы. Его величина связана с требованиями к надежности электроснабжения. Чем меньше требуемая надежность, тем больше коэффициент может приближаться к единице.

Примеры реальных расчетов

В качестве примера можно выбрать питающую подстанцию жилого района. Нагрузка подстанции является III категории, поэтому коэффициент загрузки допустимо выбирать из большего значения – 0.9-0.95.

Характер потребления тока бытового сектора зависит от времени суток и сезона, но с учетом высокого коэффициента загрузки допустимо учитывать среднее значение потребляемой мощности. Для повышения надежности работы в период максимального потребления рекомендуется использование маслонаполненных трансформаторов, которые отличаются большой перегрузочной способностью в течение длительного периода времени (30% перегрузки в течение 2-х часов).

Эскиз конструкции трансформатора

Конструкция мощного силового трансформатора состоит из нескольких частей:

В состав выемной части входит, собственно сердечник и обмотки с активной частью, которая включает переключатели с приводами, вводы высокого и низкого напряжений, предохранительные устройства.

Остов – основная составляющая конструкции активной части. В состав остова входит магнитная система (сердечник) со всеми обмотками, а также конструктивные элементы для крепления и соединения обмоток и частей магнитной системы.

Источник