Как найти полную расчетную нагрузку

Полная расчетная
нагрузка заданного предприятия на
границе балансового раздела с
энергосистемой определяется по
вычисленным расчетным активным и
реактивным нагрузкам цехов напряжением
до и выше 1 кВ с учетом расчетных нагрузок
освещения территории предприятия,
потерь мощности в цеховых трансформаторах
и ГПП (при ее сооружении) и с учетом
компенсации реактивной мощности.

При решении вопроса
компенсации реактивной мощности следует
иметь в виду, что при расчетной реактивной
мощности компенсирующего устройства
менее 5000 квар при напряжении 6 кВ и 10000
квар при напряжении 10 кВ экономически
целесообразной является установка
статических конденсаторов. Если
необходимая мощность компенсирующего
устройства оказалась больше указанных
величин, то следует провести сравнительные
технико-экономические расчеты, учитывая
график потребления реактивной мощности
и требования энергосистемы для выявления
эффективности применения синхронных
компенсаторов.

Выписываем
полученные по результатам расчетов из
таблицы 1.2 суммарные расчетные активные
и реактивные нагрузки предприятия,
которые равны:

-силовых приемников
напряжением до 1 кВ:

∑Рр.с
= 12759 кВт; ∑Qр.с
= 12158 квар;

— осветительных
приемников (цехов и территории предприятия)

∑Рр
.о = 740 кВт;
∑Qр.о
= 237 квар;

— силовых приемников
напряжением 6 (10) кВ:

∑Р′р
= 5870 кВт; ∑Q′р
= 1931 квар.

Трансформаторы
цеховых подстанций еще не выбраны,
поэтому потери мощности в них
рекомендуется определить приближенно
по соотношениям:

ΔРт
= 0,02∙Sр0,4;
(1.9)

ΔQт
= 0,1∙Sр0,4.
(1.10)

Полная расчетная
мощность приемников напряжением 0,4 кВ
определяется по формуле (1.6) с учетом
того, что активные и реактивные нагрузки
(силовые и осветительные) подставляются
итоговые, т.е. для всего предприятия

Приближенные
потери мощности в трансформаторах
цеховых ТП равны:

ΔРт
= 0,02∙ 18326 = 367 кВт;

ΔQт
= 0,1∙18326 = 1833 квар.

Таблица 1.2 –
Определение расчетных электрических
нагрузок по цехам предприятия

Ном. по пла-

ну

Наименование
цеха

Силовая
нагрузка

Осветительная
нагрузка

Суммарная
нагрузка

Рном,
кВт

Кс

сosφ

tgφ

Рр,
кВт

Qр,

квар

F,
м2

руд∙10-3
, кВт

Рном,
кВт

Ксо

Рр.о,

кВт

tgφо

Qр.о,
квар

Рр,+
Рн.о,
кВт

Qр+
Qр.о,
квар

Sр,
кВ∙А

Потребители
напряжением 0,4 кВ

1

Главный
корпус

11600

0,65

0,75/0,88

7540

6635

20736

14,3

297

0,95

282

0,33

93

7822

6728

10317

2

Литейный
цех

2800

0,6

0,75/0,88

1680

1478

17280

12

207

0,95

197

0,33

65

1877

1543

2430

3

Механический
цех

3570

0,65

0,65/1,17

2321

2715

10368

14,3

148

0,95

141

0,33

46

2462

2761

3699

4

Модельный
цех

1680

0,55

0,65/1,17

924

1081

4752

14,3

68

0,95

65

0,33

21

989

1102

1481

5

Насосная
станция

210

0,6

0,75/0,88

126

111

1728

12

21

0,85

18

—

—

144

111

182

6

Заводоуправление

280

0,5

0,8/0,75

140

105

1296

19,5

25

0,9

23

0,33

8

163

113

198

7

Склад

80

0,35

0,65/1,17

28

33

648

8,5

5,5

0,6

3

—

—

31

33

45

Освещение
террит.

—

—

—

—

—

48168

0,22

11

1,0

11

0,33

4

11

4

12

Всего
по 0,4

—

—

—

12759

12158

—

—

—

—

740

—

237

13499

12395

18364

Потребители
напряжением выше 1 кВ

2

Литейный
цех

5736

0,65

0,75/0,88

3728

3281

—

—

—

—

—

—

—

3728

3281

4966

5

Насосная
СД 4×630

2520

0,85

0,9/0,48

2142

-1350

—

—

—

—

—

—

2142

-1350

2532

Всего
по 6 кВ

—

—

—

5870

1931

—

—

—

—

—

—

—

—

—

7498

Далее необходимо
определить суммарные расчетные
соответственно активную и реактивную
мощности сборных на шинах 6 (10) кВ ГПП
или ГРП с учетом высоковольтной нагрузки
по формулам:

Рр∑
= (∑Рр.с
+∑Р′р)∙Ко
+∑Рр.о
+ ΔРт
, (1.11)

Qр∑
= (∑Qр.с
+∑Q′р)∙Ко
+∑Qр.о
+ ΔQт,
(1.12)

где Ко
– коэффициент одновременности максимумов
низковольтной и высоковольтной нагрузок
принимается равным Кр.м
=0,95 [3].

Подставляя в
формулы (1.11) и (1.12) известные величины,
получаем значения мощностей:

Рр∑
= (12759 + 5870) ∙ 0,95 +740 +367 = 18805 кВт,

Qр∑
= (12158 + 1931) ∙ 0,95 +237 +1833 = 15455 квар.

Необходимая
мощность компенсирующих устройств по
предприятию в целом Qку,
квар, определяется из выражения

Qку
= Рсг∙
(tgφест.г
– tgφнорм),
(1.13)

где Рсг
– среднегодовая активная нагрузка
предприятия, кВт;

tgφест.г
– соответствует средневзвешенному
естественному коэффициенту мощности
за год;

tgφнорм
– соответствует нормативному значению
коэффициента мощности, который при
питании от системы принимается равным
0,95 ( tgφнорм
= 0,33).

Значение среднегодовой
активной мощности рекомендуется
определить по формуле

,
(1.14)

где Эаг
– годовое
потребление энергии предприятием,
кВт∙ч;

Тг
− годовое число часов работы
предприятия(по заданию равно для
трехсменного предприятия 6400 ч/год);

Тм.а−
число часов использования максимума
активной нагрузки, определяемое по [4]
для заданного предприятия (Тм.а
= 3770 ч).

Подставляя известные
величины в формулу (1.14), получаем значение
среднегодовой активной мощности

кВт.

Значение естественного
коэффициента реактивной мощности
tgφест.г
рекомендуется определить по формуле

,
(1.15)

где Тм.р
– число
часов использования реактивной мощности
предприятия в год, ч/год (Тм.р
= 4220 ч).

Значения Тм.а
и Тм.р для
предприятий различных отраслей
промышленности приведены в справочной
литературе [4]. Если для проектируемого
предприятия в рекомендуемых источниках
не указано значение Тм.р,
то его можно принять равным на 10% больше,
чем Тм.а.

В соответствии с
формулой (1.15) значение естественного
коэффициента реактивной мощности
предприятия равно

.

Подставляем
вычисленные параметры в формулу (1.11) и
получаем значение расчетной реактивной
мощности компенсирующего устройства

Qку
= 11076∙( 0,92 – 0,33) = 6535 квар.

В качестве
компенсирующих устройств предполагается
установить комплектные конденсаторные
установки (ККУ).

Так как на данном
этапе проектирования еще не известны
количество и номинальные мощности ККУ,
потери активной мощности в них
рекомендуется определить приближенно
по соотношению

ΔРку
= руд
∙ Qку,
(1.16)

где руд
– удельные
потери активной мощности, составляющие
0,2% от Qку.

Потери активной
мощности равны

ΔРку
= 0,002∙ 6535 ≈
13 кВт.

Активная мощность
с учетом потерь в компенсирующих
устройствах на шинах 6(10) кВ ГПП или ГРП
Рс, кВт, составляет

Рс
= Рр∑
+ ΔРку
= 18805 + 13 = 18818 кВт.

Реактивная мощность,
передаваемая предприятию в часы максимума
системы, определяется по выражению

Qс
= Qр∑
— Qку
= 15455 – 6535 = 8920 квар.

Расчетная полная
нагрузка S′р,
кВ∙А на шинах 6(10) кВ ГПП или ГРП с учетом
компенсации реактивной мощности равна

кВ∙А.

Если предполагается
установить на предприятии ГПП, то следует
определить потери мощности в трансформаторах
подстанции, которые ориентировочно
определяются по соотношениям:

ΔР′т
= 0,02∙S′р

ΔQ′т
= 0,1∙S′р.

Тогда, ориентировочные
потери мощности в трансформаторах ГПП
равны:

ΔР′т
= 0,02∙ 20825 = 416 кВт,

ΔQ′т
= 0,1∙ 20825 =
2083квар.

Окончательно
полная расчетная мощность на стороне
высшего напряжения ГПП будет равна

кВ∙А

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
Источник

Для электрических сетей расчетными нагрузками являются наибольшие возможные нагрузки длительностью не менее 30 мин.
Величина расчетной нагрузки зависит от числа и установленной мощности электроприемников, характера производства и степени автоматизации — производственного процесса.

1. Номинальная (установленная) мощность электроприемников

Номинальная активная мощность для одного электроприемника определяется по формулам:
для приемников освещения и электродвигателей при длительном режиме работы


для электродвигателей повторно-кратковременного режима работы


для трансформаторов электропечей


для трансформаторов сварочных машин и аппаратов и сварочных трансформаторов ручной сварки



где Рн — номинальная мощность приемника освещения или номинальная (паспортная) мощность электродвигателя для длительного режима работы, кВт;
ПВн — номинальная (паспортная) продолжительность включения, отн. ед.;
Рн.п — паспортная мощность электродвигателя при номинальной относительной продолжительности включения, кВт;
Sн — паспортная мощность трансформатора, кВА;
cosφн— коэффициент мощности электропечи, сварочного аппарата или сварочного трансформатора при номинальных условиях.
Номинальная мощность группы электроприемников определяется как сумма номинальных мощностей всех электроприемников:


где ру — номинальная мощность электроприемника, кВт;
n — общее число электроприемников в группе.

2. Расчетные нагрузки

Для одного электроприемника расчетная активная мощность принимается равной:
при длительном режиме работы


при повторно-кратковременном режиме работы


где ру — номинальная мощность электроприемника, кВт.
При повторно-кратковременном режиме работы электроприемника установленная мощность должна быть приведена к длительному режиму работы по одной из формул (3-2) или (3-4).
Расчетная реактивная мощность одного электроприемника определяется из выражения


где φ — фазовый угол тока электроприемника при режиме расчетной нагрузки.
Для группы электроприемников числом до 3 включительно активная и реактивная расчетные мощности определяются как суммы соответственно активных и реактивных нагрузок электроприемников группы.
При ориентировочных расчетах допускается определять расчетную активную мощность одной или нескольких групп электроприемников по формуле


где Кс и Ру — соответственно средняя величина коэффициента спроса и установленная мощность группы однотипных электроприемников;
n — общее число групп электроприемников. Реактивная расчетная мощность может быть определена из выражения


где φ — фазовый угол суммарного тока всей группы электроприемников для режима расчетной нагрузки.
Средние значения коэффициента спроса силовой нагрузки для некоторых производств приведены в табл. 3-1 и 3-2.
Коэффициент спроса осветительной нагрузки промышленных предприятий и относящихся к ним вспомогательных и бытовых сооружений принимается по табл. 3-3.
В общем случае коэффициент спроса группы электроприемников промышленного предприятия определяется как произведение коэффициентов использования (Ки) и максимума (Км):

Кс=КиКм (3-11)

Коэффициенты использования и максимума группы электроприемников соответственно равны:


где Рсм — средняя активная нагрузка рассматриваемой группы электроприемников за наиболее нагруженную смену предприятия, квт;
Р и Ру — соответственно расчетная и номинальная активная мощности той же группы электроприемников, квт.
Значения коэффициентов использования в зависимости от типа приводимых механизмов и характера производства приведены в табл. 3-1.
Значения коэффициента использования для нескольких групп электроприемников с разными значениями коэффициента использования определяются по формуле (3-12), в которой под Рсм следует понимать сумму средних нагрузок за наиболее нагруженную смену для всех групп электроприемников:


Коэффициент спроса группы электроприемников для ориентировочных расчетов может быть принят в зависимости от коэффициента использования по табл. 3-4.

3. Определение коэффициента максимума

При расчетах на стадии технического проекта или рабочих чертежей расчетные нагрузки определяются с учетом коэффициента максимума, величина которого зависит от коэффициента использования и эффективного числа электроприемников.
Под эффективным числом группы электроприемников с различной установленной мощностью и разными режимами работы понимается такое число приемников, одинаковых по мощности и однородных по режиму работы, которое обеспечивают ту же величину расчетной нагрузки, что и рассматриваемая группа различных по мощности и режиму работы электроприемников.
В общем случае эффективное число электроприемников может быть найдено из выражения


Эффективное число электроприемников может быть принято равным фактическому их числу в следующих случаях:
а) когда мощность всех приемников одинакова;
б) при коэффициенте использования Ки>0,8;
в) когда выполняются указанные в табл. 3-5 соотношения между коэффициентом использования и величиной отношения, равного:


где Ру.макс и Ру.мин — соответственно номинальные активные мощности наибольшего и наименьшего электроприемников в группе, квт.
При определении Ру.мин должны быть исключены наиболее мелкие электроприемники, суммарная мощность которых не превосходит 5% мощности всей группы приемников.
Когда указанные условия не выполняются, эффективное число электроприемников определяется в зависимости от величин Р*и n*, вычисляемых пo формулам (*—звездочки, поставленные под буквенными обозначениями, указывают на относительные величины).



где n — общее число электроприемников группы;
 — сумма номинальных мощностей всей группы, квт;
 — число приемников в группе, номинальная мощность каждого из которых больше или равна половине номинальной мощности наиболее мощного приемника в группе;

— сумма номинальных мощностей этих приемников, квт.

Мелкие электроприемники, суммарная мощность которых не превосходит 5% номинальной мощности всех электроприемников, при определении не учитываются.
В зависимости от величин р* и n* по табл. 3-6 находят величину относительного значения эффективного числа электроприемников:


и определяют эффективное число приемников умножением полученного значения на общее число электроприемников группы:


В зависимости от коэффициента использования Ки и эффективного числа приемников nэ по табл. 3-7 определяется коэффициент максимума Км.
Величины расчетных активной и реактивной мощностей группы электроприемников определяется по формулам:



где Рсм — средняя активная мощность для группы электроприемников за наиболее нагруженную смену, кВт;
tgφ — соответствует характерному для данной группы электроприемников значению фазового угла в режиме максимальной активной мощности.
Полная расчетная мощность определяется из выражения


расчетный ток — по формуле


где U1 — номинальное напряжение сети, кв.
Коэффициент мощности при режиме расчетной нагрузки равен:


При определении эффективного числа электроприемников для большого числа питающих линий, нескольких трансформаторных пунктов, распределительных подстанций и т. п. допускается применять упрощенную методику расчета, которая заключается в следующем.
Для отдельных линий или подстанций, для которых ранее были определены величины номинальной мощности и эффективного числа электроприемников вычисляются мощности условных электроприемников по формуле


где Ру и nэ — соответственно номинальная мощность и эффективное число электроприемников рассматриваемой линии или подстанции.
При этом не учитывается нагрузка резервных электроприемников, ремонтных сварочных трансформаторов и других ремонтных электроприемников, пожарных насосов, а также электроприемников, работающих кратковременно (дренажные насосы, задвижки, вентили, щитовые затворы и т. п.). Нагрузка таких электроприемников учитывается только при расчете питающих эти приемники линий и линий, питающих силовые распределительные пункты, к которым они подключены.
Определение эффективного числа электроприемников, коэффициентов максимума и спроса для условных электроприемников, вычисленных по формуле (3-26), производится методом, изложенным выше для индивидуальных приемников.
При окончательном подсчете нагрузок должны быть учтены реактивные мощности присоединенных к сети батарей конденсаторов (мощности батарей статических конденсаторов учитываются со знаком «минус»), а также потери активной и реактивной мощности в понижающих трансформаторах.
Для электроприемников с малоизменяющейся во времени нагрузкой (насосы водоснабжения, вентиляторы, отопительные и нагревательные приборы, печи сопротивления и т. п.) коэффициент спроса может быть принят равным коэффициенту использования:

Кс=Ки (3-27)

Изложенный метод определения расчетных нагрузок рекомендуется применять на всех ступенях и для всех элементов системы электроснабжения промышленных предприятий без введения в расчеты понижающих коэффициентов. Допускается применение коэффициента участия в максимуме в пределах 0,9—0,95 в случаях, когда при определении нагрузок на высших ступенях системы электроснабжения можно ожидать несовпадения во времени максимально загруженных смен, а также при ориентировочных расчетах.
В табл. 3-8 дано число часов использования максимальной мощности для осветительной нагрузки промышленных предприятий.

Пример 3-1.

В отделении цеха промышленного предприятия установлена группа электродвигателей на номинальное напряжение 380 в с длительным режимом работы. По величине коэффициента использования электроприемники разбиваются на три подгруппы, для каждой из которых в табл. 3-9 указаны число и мощность двигателей, суммарная номинальная мощность, величины коэффициентов использования и мощности.
Требуется определить расчетные нагрузки для всей группы электродвигателей отделения.

Таблица 3-9 Расчетные данные для примера 3-1
№ подгрупп электро-приемников Количество и номинальная мощность электроприемников Суммарная мощность, квт Коэф-фициент исполь-зования Коэф-фициент мощности Средняя мощность за наиболее нагруженную смену
кол-во мощность, квт кол-во мощность, квт кол-во мощность, квт Активная, квт Реактивная,
квар
1 2 100 3 22 — — 266 0,6 0,85 0,62 160 99
2 б 30 — — — — 180 0,7 0,75 0,88 126 111
3 4 17 6 4 10 2,2 114 0,3 0,6 1,33 34 45
Для всей группы электроприемников 560 0,573 0,78 0,80 320 255

Примечание. В первых семи столбцах указаны заданные величины. Остальные величины определены были при решении примера.

Решение.

Определяются значения tgφ в зависимости от величин cosφ (полученные значения указаны в табл. 3-9).
Для каждой из подгрупп двигателей определяются средние мощности за наиболее загруженную смену.
Для первой подгруппы средняя активная мощность по (3-12) равна:


средняя реактивная мощность по (3-8)


Аналогично определяются средние мощности для второй и третьей подгрупп электродвигателей.
Суммарные средние активная и реактивная мощности отделения цеха за наиболее загруженную смену равны соответственно:



Среднее значение


Общее число электродвигателей

n=2+3+6+4+6+10=31

Групповой коэффициент использования для всех электродвигателей определяется по (3-12):


Для определения коэффициента максимума следует найти значение эффективного числа электроприемников.
Мощность наибольшего двигателя группы (табл. 3-9)

мощность наименьшего двигателя

Электродвигатели мощностью по 2,2 квт при этом не учитываются, так как их суммарная мощность составляет меньше 5% общей мощности группы двигателей:


По (3-16) значение отношения


Согласно данным табл. 3-5 эффективное число электроприемников не может быть приравнено действительному их числу и должно быть определено по табл. 3-6 в зависимости от величин р* и n*
Как видно из табл. 3-9, число электроприемников в группе, установленная мощность каждого из которых равна или больше половины мощности наиболее крупного приемника, n1=2, так как половина мощности наиболее крупного электродвигателя составляет 100/2 = 50 кВт и указанное число ограничивается числом двигателей мощностью по 100 кВт. Мощность этих двигателей равна:

Находим значения р* и n* соответственно по (3-17) и (3-18):



По табл. 3-6 для полученных значений р* и n* определяем относительное значение эффективного числа электроприемников:


(согласно примечанию к табл. 3-6 для промежуточного значения величины n* принята ближайшая меньшая величина n*э).
Эффективное число электроприемников определяется по (3-20):


В зависимости от значения группового коэффициента использования Ки=0,573 и эффективного числа электроприемников nэ=11,8 по табл. 3-7 путем интерполяции определяем величину коэффициента максимума:

Км=1,24

Величины расчетных активной и реактивной мощности отделения цеха предприятия определяются по (3-21) и (3-22):


Величина полной расчетной мощности по (3-23) равна

а коэффициента мощности по (3-25)


Пример 3-2.

Определить расчетные нагрузки для линии на номинальное напряжение 6 кв, питающей четыре цеховых ТП, для которых предварительным расчетом были определены мощность и эффективное число электроприемников, а также средние активная и реактивная мощности за наиболее нагруженную смену (см. табл. 3-10).
Общая мощность присоединенных к сети батарей конденсаторов составляет 650 квар.

Таблица 3-10 Расчетные данные для примера 3-2
№ ТП Номинальная мощность Ру, квт Средняя мощность за наиболее нагруженную смену Эффективное число электроприемников nэ Мощность условного электроприемника Р’у, квт
активная Рсм, квт реактивная Qсм, квар
1
2
3
4		 460
1200
410
300		 280
450
145
245		 240
340
170
240		 26
45
46
22		 17,7
26,7
8,92
13,6
Всего 2370 1120 990 139 —

Решение.

Определяем коэффициент использования всех присоединенных к линии электроприемников по (3-12):

Определяем мощности условных электроприемников из (3-26): для ТП1


для ТП2


Результаты расчета указаны в табл. 3-10.
Вычисляем отношение мощностей наибольшего условного электроприемника и наименьшего по (3-16):


Полученные значения коэффициента использования и величины m удовлетворяют указанным в табл. 3-5 условиям, следовательно эффективное число электроприемников для линии, питающей ТП1-4, может быть принято равным суммарному фактическому числу условных приемников nэ=139.
Величину коэффициента максимума определяем по табл. 3-7 в зависимости от значений Ки =0,473 и nэ=139:

Км = 1,06

Значения расчетных нагрузок (мощностей) определяем по формулам (3-21) — (3-25).
1. При отключенных батареях конденсаторов
Активная мощность


Реактивная мощность


Полная мощность


Ток линии


Коэффициент мощности


2. При полностью включенных батареях конденсаторов
Активная мощность (пренебрегая потерями мощности в конденсаторах)

Р= 1190 квт

Реактивная мощность

Q = 1050-650 = 400 кВАР


Полная мощность

Ток линии


Коэффициент мощности

Источник

Как рассчитать мощность, силу тока и напряжение: принципы и примеры расчета

Установка автоматических выключателей, выбор сечения провода, подбор нового электроприбора для домашних целей – все это требует знания и умения манипулировать основными характеристиками электрического тока. Напряжение, сила тока, мощность неразрывно связаны между собой, изменение одного оказывает влияние на остальные величины. Эту взаимосвязь, а также определение разных характеристик рассмотрим в этой статье.

Как узнать ток, зная мощность и напряжение?

В металлах, из которых сделаны провода, находятся свободные электроны, участвующие в работе. На клеммах источника тока создается сила, заставляющая заряды перемещаться по проводнику. Эта сила называется электродвижущей (э. д. с.). В постоянных цепях электроны выходят из источника с одной клеммы и «втягиваются» другой. При движении электронов совершается какая-то работа, зависящая от напряжения и тока. Связь силы тока с мощностью и напряжением видна в формуле:

где P – мощность, Вт; U – напряжение, В; I – ток, А.

Что такое ток? Для наглядности возьмем несколько рек, вода в которых течет с одинаковой скоростью. Однако русло у всех разное: одни реки широкие, другие узкие, какие-то глубокие или мелкие. Понятно, что объем воды, проходящий через контрольную точку, у всех будет разным. Выходит, что чем глубже или шире река, тем большее воды проходит по ней.

То же самое относится к электронам – чем больше их проходит через точку на проводнике, тем больший ток мы имеем. В отличие от рек, которые в половодье могут разливаться, избыток носителей заряда не может выходить за пределы провода. Как рассчитать пропускную способность кабеля рассмотрим в последнем подзаголовке.

Сравним зависимость силы тока от мощности и напряжения . Для этого воспользуемся приведенной выше формулой.

Внимание! Эта формула предназначена для постоянного тока. Отличие от переменного напряжения будет рассмотрено в следующем подзаголовке.

Сначала все значения следует привести к единой системе. Если мощность выражена в киловаттах или милливаттах, их нужно перевести в ватты. В одном киловатте 1 000 ватт. В одном ватте содержится 1 000 милливатт. То же самое относится и к напряжению. Если переделать формулу в такой вид: I = P U

Как узнать напряжение, зная силу тока?

Снова поговорим о постоянном напряжении. Напряжение – это сила, действующая на заряженные частицы, заставляющая их двигаться. Вернемся к реке. Даже если она будет широкой и глубокой, но вода в ней не будет двигаться, она не сможет совершать какую-то работу. Движение воды происходит из-за перепада уровней поверхности земли. Чем больше разница между уровнями дна на каком-то участке, тем быстрее будет поток, и тем большую работу может совершать вода.

Напряжение в каком-то смысле можно сравнить с таким перепадом: чем выше напряжение при одном и том же токе, тем большей мощностью обладает энергия, проходящая по проводнику. При постоянном напряжении электроны движутся всегда в одном направлении, но существуют более сложные схемы изменения напряжения или тока:

  • переменный;
  • периодический;
  • синусоидальный;
  • квазистационарный;
  • высокочастотный;
  • пульсирующий;
  • однонаправленный.

Эти разновидности часто сопутствуют друг другу. Так в домашней сети применяются сразу три разновидности: переменный, периодический, синусоидальный. Переменное напряжение указывает на противоположные знаки напряжения в течение одного периода. Происходит это следующим образом: напряжение от ноля поднимается до максимального положительного значения, затем опускается до ноля и опускается до максимального отрицательного значения. Поскольку такие изменения происходят за равный промежуток времени, их называют периодическими. Плавные переходы носят синусоидальный вид, что соответствует названию такого тока.

Переменное напряжение может быть:

В первом случае есть фазный и нулевой провод. При подключении нагрузки электроны движутся то в одном направлении, то в другом. Чтобы определить соотношение напряжения и мощности в переменном токе используют среднеквадратическое значение. Оно определяется по нагреванию нагрузки одного и того же номинала. Сначала пропускают постоянный ток одного напряжения в течение определенного времени и замеряют температуру нагрева испытуемого тела. Затем опытным путем подбирают такое переменное напряжение, при котором за то же время происходит такое же нагревание.

Для однофазного переменного тока оно будет меньше в от амплитудного значения. То есть в сети вольтметр показывает 220 В среднеквадратическое значение, а амплитудное будет составлять 311 В.

Пояснение! На переменное напряжение сильное влияние оказывает емкость и индуктивность, снижая полезную мощность, но в этой статье мы подробно это не будем разбирать.

Двухфазный ток может быть либо сдвинутым, как, например, взятые две фазы у трехфазной сети, либо противоположным. В последнем случае фазы работают таким образом, что максимальное положительное значение одной фазы, соответствует максимальному отрицательному значению другой.

Для создания вращающегося магнитного поля применяют трехфазную сеть. Обычно к ней подключают электродвигатели. Если обмотки соединены по схеме треугольника, то суммарная мощность каждой фазы будет равна линейной. При подключении по схеме звезда суммарная мощность будет в больше линейной. Схема подключения электродвигателя указана на его шильдике (табличке).

Определение напряжения при известном токе и мощности, осуществляется по той же формуле. Если определяется трехфазное напряжение, то следует учитывать схему подключения нагрузки и добавлять или нет коэффициент .

Как рассчитать мощность, зная силу тока и напряжения?

Разобравшись с током и напряжением, уже будет легче посчитать мощность, используя все ту же формулу. Однако для переменного тока различают несколько мощностей:

Мгновенная мощность рассчитывается в момент измерения и может сильно отличаться от полной мощности. Активной называют полезную мощность, которая определяется по формуле:

Косинус фи в синусоидальном токе является коэффициентом мощности, выражается в процентах от 0 до 100 или цифрах от 0 до 1. Показывает сдвиг фаз между током и напряжением. Для трехфазной сети общая активная мощность складывается из отдельных фазных мощностей.

Реактивная мощность учитывает расход энергии на реактивную нагрузку (индуктивность, конденсатор, обмотка электродвигателя), которая снова возвращается к источнику. Для этого используется формула:

Полная мощность состоит из активной и реактивной, причем реактивная может иметь отрицательный или положительный знак.

Как определить потребляемую мощность цепи, имея тестер, который мерит сопротивление?

Кроме перечисленных формул, есть еще и другие, например, такие:

С их помощью можно узнать мощность, не имея данных о напряжении или токе. Стоит отметить, что сопротивление измеряется в Омах.

Осторожно! При измерении сопротивления цепи в ней не должно быть электричества.

Если сопротивление известно, тогда можно узнать, как рассчитать нагрузку по току . Для этого

где R – сопротивление нагрузки, P – мощность нагрузки, I – ток нагрузки. Однако нагрузки, содержащие емкость или индуктивность, таким способом нельзя рассчитать. Также не получится узнать мощность лампы накаливания, измерив сопротивление ее нити, потому что вольфрам при нагревании увеличивает свое сопротивление.

Формула расчета сечения провода и как определяется сечение провода

Раньше уже говорилось, что чрезмерный ток недопустим для проводов. Это связано с их перегревом. Поэтому каждый проводник способен пропускать через себя ограниченный ток. Почему провода греются? Любой материал в нормальных условиях имеет собственное сопротивление. Проходящий через него ток производит работу по нагреву металла. Этот нагрев допускается до определенной температуры, после чего начинается его плавление.

Рекомендуем прочитать: Принцип работы регулятора напряжения

Существуют специальные таблицы, помогающие подобрать сечение провода в зависимости от рабочего тока. Сечение – это площадь проволоки в разрезе. Как правило, такой разрез имеет вид круга. Чтобы найти сечение, необходимо найти площадь этого круга. Можно воспользоваться формулой:

где S – площадь круга или сечение в мм 2 ; П – постоянное число равное 3,14159265; r – радиус круга. Для определения радиуса диаметр делят на два, затем подставляют в формулу.

Интересно! Многожильный и одножильный провод с одинаковым диаметром способны пропускать разную силу тока.

Мощность, напряжение, сила тока – это основные величины, зависящие друг от друга. Используя одну из приведенных формул, можно найти необходимую величину.

Источник

Калькулятор мощности – расчет по току, напряжению, сопротивлению

С помощью калькулятора мощности вы можете самостоятельно выполнить расчет мощности по току и напряжению для однофазных (220 В) и трехфазных сетей (380 В). Программа также рассчитывает мощность через сопротивление и напряжение, или через ток и сопротивление согласно закону Ома. Значение cos φ принимается согласно указаниям технического паспорта прибора, усредненным значениям таблиц ниже или рассчитываются самостоятельно по формулам. Без необходимости рекомендуем не изменять коэффициент и оставлять равным 0.95. Чтобы получить результат расчета, нажмите кнопку «Рассчитать».

Смежные нормативные документы:

  • СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа»
  • СП 31-110-2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий»
  • СП 76.13330.2016 «Электротехнические устройства»
  • ГОСТ 31565-2012 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности»
  • ГОСТ 10434-82 «Соединения контактные электрические. Классификация»
  • ГОСТ Р 50571.1-93 «Электроустановки зданий»

Формулы расчета мощности

Мощность — это физическая величина, равная отношению количества работы ко времени совершения этой работы.
Мощность электрического тока (P) — это величина, характеризующая скорость преобразования электрической энергии в другие виды энергии. Международная единица измерения — Ватт (Вт/W).

— Мощность по току и напряжению (постоянный ток): P = I × U
— Мощность по току и напряжению (переменный ток однофазный): P = I × U × cos φ
— Мощность по току и напряжению (переменный ток трехфазный): P = I × U × cos φ × √3
— Мощность по току и сопротивлению: P = I 2 × R
— Мощность по напряжению и сопротивлению: P = U 2 / R

Расчет косинуса фи (cos φ)

φ – угол сдвига между фазой тока и напряжения, причем если последний опережает ток сдвиг считается положительным, если отстает, то отрицательным.

cos φ – безразмерная величина, которая равна отношению активной мощности к полной и показывает насколько эффективно используется энергия.

Формула расчета косинуса фи: cos φ = S / P

Активная мощность (P) — реальная, полезная, настоящая мощность, эта нагрузка поглощает всю энергию и превращает ее в полезную работу, например, свет от лампочки. Сдвиг по фазе отсутствует.

Формула расчета активной мощности: P (Вт) = I × U × cos φ

Реактивная мощность (Q) — безваттная (бесполезная) мощность, которая характеризуется тем, что не участвует в работе, а передается обратно к источнику. Наличие реактивной составляющей считается вредной характеристикой цепи, поскольку главная цель существующего электроснабжения — это сокращение издержек, а не перекачивание ее туда и обратно. Такой эффект создают катушки и конденсаторы.

Формула расчета реактивной мощности: P (ВАР) = I × U × sin φ

Полная мощность электроприбора (S) — это суммарная величина, которая включает в себе как активную, так и реактивную составляющие мощности.

Формула расчета полной мощности: S (ВА) = I × U или S = √( P 2 + Q 2 )

Источник

Мощность ток напряжение. Расчёт нагрузки и выбор питающих кабелей.

Электроэнергия давно используется человеком для удовлетворения своих потребностей, но она невидима, не воспринимается органами чувств, потому сложна для понимания. Мощность ток напряжение, все эти характеристики электроэнергии исследованы известными учеными, которые дали им определения и описали математическими методами взаимные связи между ними.

Мощность ток напряжение сопротивление

Так же следует помнить, на величину электрического сопротивления влияет несколько факторов:

  • строение вещества, определяющее наличие свободных электронов в проводнике и влияющее на удельное сопротивление
  • площадь поперечного сечения и длина токовода
  • температура

В приведенной таблице показаны общие соотношения для цепей постоянного и переменного тока, которые можно применять для анализа работы схем электроснабжения.

Расчёт сечения питающего кабеля и проводки

Для обеспечения безопасности при эксплуатации бытовых электроприборов необходимо верно вычислить сечение питающего кабеля и проводки. Поскольку ошибочно выбранное сечение жил кабеля способно привести к перегреву провода, плавление его изоляции и в итоге, возгоранию, из-за короткого замыкания.

Мощность ток напряжение, удобная шпаргалка

Основным параметром, по которому производят расчет сечения провода, является его продолжительная допустимая токовая нагрузка. Т.е, это такая номинальная величина тока, которую проводник способен через себя пропускать на протяжении длительного времени. Для определения величины номинального тока, необходимо знать приблизительную мощность всех подключаемых электроприборов и оборудования в квартире.

И так, что мы имеем:

  • От значения величины тока зависит выбор питающего кабеля (провода), по которому могут быть подключены приборы энергопотребления к сети
  • Зная напряжение электрической сети и полную нагрузку электроприборов, можно по формуле вычислить силу тока, который потребуется пропускать по проводнику(проводу, кабелю). По его величине выбирают площадь сечения жил.

Расчет тока, выполняем самостоятельно

Если известны электро-потребители в квартире или доме, необходимо выполнить несложные расчёты, чтобы правильно смонтировать схему электроснабжения.

Аналогичные расчёты выполняются для производственных целей: определения необходимой площади сечения жил кабеля при осуществлении подключения промышленного оборудования (различных промышленных электрических двигателей и механизмов).

Мощность ток напряжение, расчёты для однофазной сети 220 В

Сила тока I (в амперах, А) подсчитывается по формуле:

P – электрическая полная нагрузка (обязательно указывается в техническом паспорте устройства), Вт (ватт)

U – напряжение электрической сети, В (вольт)

Ниже в таблице представлены величины нагрузки типичных бытовых электроприборов и потребляемый ими ток (для напряжения 220 В).

Электроприбор Потребляемая мощность, Вт Сила тока, А
Стиральная машина 2000 – 2500 9,0 – 11,4
Джакузи 2000 – 2500 9,0 – 11,4
Электроподогрев пола 800 – 1400 3,6 – 6,4
Стационарная электрическая плита 4500 – 8500 20,5 – 38,6
СВЧ печь 900 – 1300 4,1 – 5,9
Посудомоечная машина 2000 — 2500 9,0 – 11,4
Морозильники, холодильники 140 — 300 0,6 – 1,4
Мясорубка с электроприводом 1100 — 1200 5,0 — 5,5
Электрочайник 1850 – 2000 8,4 – 9,0
Электрическая кофеварка 6з0 — 1200 3,0 – 5,5
Соковыжималка 240 — 360 1,1 – 1,6
Тостер 640 — 1100 2,9 — 5,0
Миксер 250 — 400 1,1 – 1,8
Фен 400 — 1600 1,8 – 7,3
Утюг 900 — 1700 4,1 – 7,7
Пылесос 680 — 1400 3,1 – 6,4
Вентилятор 250 — 400 1,0 – 1,8
Телевизор 125 — 180 0,6 – 0,8
Радиоаппаратура 70 — 100 0,3 – 0,5
Приборы освещения 20 — 100 0,1 – 0,4

Различные потребители электроэнергии подключаются через соответствующие автоматы к электросчётчику и далее общему автомату, который должен быть рассчитан на нагрузку приборов, которыми будет оборудована квартира. Провод, который подводит питание также должен удовлетворять нагрузке энергопотребителей.

Как рассчитать ток защитного автомата

Для группы розеток, предназначенных для питания бытовых электроприборов на кухне, необходимо подобрать защитный автоматический выключатель. Мощности приборов по паспортным данным составляют 2,0, 1,5 и 0,6 кВт.

Решение. В квартире используется однофазная переменная сеть 220 вольт. Общая мощность всех приборов, подключенных в работу одновременно, составит 2,0+1,5+0,6=4,1 кВт=4100 Вт.

По формуле I = P / U определим общий ток группы потребителей: 4100/220=18,64 А.

Ближайший по номиналу автоматический выключатель имеет величину срабатывания 20 ампер. Его и выбираем. Автомат меньшего значения на 16 А будет постоянно отключаться от перегрузки.

Ниже приводится таблица для скрытой проводки при однофазной схеме подключения квартиры для подбора провода при напряжении 220 В

Сечение жилы провода, мм 2 Диаметр жилы проводника, мм Медные жилы Алюминиевые жилы
Ток, А Мощность, Вт Ток, А Мощность, кВт
0,50 0,80 6 1300
0,75 0,98 10 2200
1,00 1,13 14 3100
1,50 1,38 15 3300 10 2200
2,00 1,60 19 4200 14 3100
2,50 1,78 21 4600 16 3500
4,00 2,26 27 5900 21 4600
6,00 2,76 34 7500 26 5700
10,00 3,57 50 11000 38 8400
16,00 4,51 80 17600 55 12100
25,00 5,64 100 22000 65 14300

Как видно из таблицы сечение жил зависит кроме нагрузки и от материала, из которого изготовлен провод.

Мощность ток напряжение, расчёты для трёхфазной сети 380 В

При трёхфазном электроснабжении сила тока I (в амперах, А) вычисляется по формуле:

где P -потребляемая мощность, Вт;

так как напряжение при трёхфазной схеме электроснабжения 380 В, формула примет вид:

Сечение жил в питающем кабеле при различной нагрузке при трёхфазной схеме напряжением 380 В для скрытой проводки представлена в таблице.

Сечение жилы провода, мм 2 Диаметр жилы проводника, мм Медные жилы Алюминиевые жилы
Ток, А Мощность, Вт Ток, А Мощность, кВт
0,50 0,80 6 2250
0,75 0,98 10 3800
1,00 1,13 14 5300
1,50 1,38 15 5700 10 3800
2,00 1,60 19 7200 14 5300
2,50 1,78 21 7900 16 6000
4,00 2,26 27 10000 21 7900
6,00 2,76 34 12000 26 9800
10,00 3,57 50 19000 38 14000
16,00 4,51 80 30000 55 20000
25,00 5,64 100 38000 65 24000

Для расчёта тока в цепях питания нагрузки, характеризующейся большой реактивной полной мощностью, что характерно применению электроснабжения в промышленности:

  • электрические двигатели
  • дроссели приборов освещения
  • сварочные трансформаторы
  • индукционные печи

В мощных приборах и оборудовании, доля реактивной нагрузки выше и поэтому для таких приборов в расчетах коэффициент мощности принимают равным 0,8.

На практике принято считать, что при подсчёте электрических нагрузок для бытовых целей запас мощности принимают 5%. В случае расчёта электрических сетей для промышленного производства запас мощности принимают 20%.

Источник

Источник

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Если потерялся ребенок как его найти
  • Как найти в ворде линейку виндовс
  • Как найти договор по капитальному ремонту
  • Как найти свои штрафы на машину
  • Как найти индекс качества