Как найти суммарную мощность источника

Баланс мощностей

Таблица
№1

	I1 (A)	I2 (A)	I3 (A)	I4 (A)	I5 (A)	I6 (A)
МКТ	-0,805	-0,172	0,977	-0,299	0,471	-0,506
МУП	-0,805	-0,17	0,98	-0,3	0,47	-0,505
	0	0,002	0,003	0,001	0,001	0,001

5. Составим баланс мощностей в исходной схеме (схеме с источником тока), вычислив суммарную мощность источников и суммарную мощность потребителей.

Баланс
электрической мощности заключается в
том, что в каждый момент времени приемники
(потребители) электрической мощности
потребляют ее столько, сколько производят
источники (Рист=Рпр).

[Вт]

[Вт]

Вывод:
Рпр
≈ Рист

6. Определить ток i1 в заданной по условию схеме с источником тока, используя теорему об активном двухполюснике и эквивалентном генераторе.

Выделим
в схеме ветвь da
с током I₁.
Оставшаяся часть схемы является активным
двухполюсником, который можно заменить
эквивалентным генератором, ЭДС которого
равна напряжению холостого хода Uxx
на зажимах da,
а внутреннее сопротивление равно
входному сопротивлению Rвх
двухполюсника.

d I3
I1

EJk3 EJk2
R3 Uxx
R2

R2 E3
I11
E2

R6
I6
R4
c

b

a
I22

R5

Тогда
ток I₁
можно рассчитать следующим образом:

(7)

6.1
Рассчитаем напряжение холостого хода
Uxx.
Для этого необходимо знать токи в
оставшихся двух ветвях (I3
и I6).

(8)

[А]

[A]

[A]

[A]

По
второму закону Кирхгофа составим
уравнение для контура, включающего Uxx.

(9)

Выразим
из уравнения (9) Uxx:

(10)

[В]

1. Рассчитаем входное
   сопротивление активного двухполюсника

R2
R4

R5

R3
R6

[Ом]

[Ом]

[Ом]

R2
R’’

R’

R3 R’’’

[Ом]

[Ом]

R2’’

R’

R3’’’

[Ом]

R23
R’

[Ом]

1. Найдем
   ток I1,
   подставив значения Rвх
   и Uxx:

[А]

1. Потенциальная
   диаграмма.

Построим
потенциальную диаграмму для контура
bckfdmnb.
При ее построении один узел можно
заземлить. Пусть это будет узел “b”.
Потенциалы других узлов определяются
относительно нулевого.

Рассчитаем значения
потенциалов в данных узлах схемы:

_b
= 0
_b
= 0 [В]

_c
=
_b
+
I₅R₅
_c
=
0 + 2,585 = 2,585 [В]

_k
= _c
— E₃
_k
= 2,585 – 10 =
— 7,415 [В]

_f
=
_k
+
I₃R₃
_f
=
— 7,415 + 0,98 = — 6,435 [В]

_d
= _f
— EJk3
_d
= — 6,435 – 0 =
— 6,435 [В]

_m
= _d
+ E_Jk2
_m=- 6,435 +1 = — 5,435 [В]

_n
=
_m
+ I₂R₂
_n
=
— 5,435 + 0,435 = — 5 [В]

_b
= _n+E2
_b
= — 5 + 5 = 0
[В]

Соседние файлы в папке разное к тоэ

• #

  26.01.201444.03 Кб2LAB111~1.XLS

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

  26.01.201426.62 Кб10RGR3(TOE2).xls

• #

Вопрос, как рассчитать мощность, не так уж прост, когда речь дет о расчете электрической мощности. Дело в том, что мощность одного и того же электрического устройства может быть разной в разные моменты времени. Кроме того, при расчете мощности нужно учитывать, что мощность может быть активной (затраты энергии на сопротивление) и реактивной (затраты энергии на создание электромагнитных полей). Кроме того, различаются расчеты мощности для постоянного и переменного электрического тока.

Однако обычно вопрос о расчете мощности касается суммарной мощности бытовых электроприборов, включенных в сеть.

Здесь все проще: достаточно сложить мощности каждого электроприбора, чтобы получить суммарную мощность всех. Узнать мощность прибора можно в паспорте изделия. Однако нужно учитывать, что нужно еще рассчитать мощность с учетом реактивной. Для этого в паспорте изделия ищем еще один показатель: cosφ (коэффициент мощности). Для иностранных изделий его еще иногда обозначают как PF, power factor.

Кроме того, в паспорте смотрим еще один коэффициент – коэффициент пускового тока.

Теперь мы можем рассчитать мощность прибора.

Допустим, в паспорте холодильника указаны его мощность 700 ВТ, коэффициент мощности

cosφ= 0,7 и коэффициент пускового тока, равный 4.

Тогда суммарная мощность прибора будет составлять (700/0,7)*4 = 4000 ВА. Обратим внимание, что суммарная мощность измеряется не в ваттах, а в вольт-амперах. И окончательное показание намного превышает паспортную мощность. Это связано с тем, что в момент включения и отключения холодильника возникают реактивная мощность, кратковременно увеличивая нагрузку. Однако при расчете суммарной мощности помещения это нужно учитывать, так как такие кратковременные броски могут выбивать автомат на входе или приводить к авариям.

Для выбора сечения питающих кабелей и проводов при прокладке электрических сетей потребителей нужно знать, приборы какой мощности будут в них включены. Как рассчитать потребляемую мощность того или иного электрического прибора, можно узнать, разобравшись в самом понятии мощности. Для этого хватит информации из школьной программы и элементарных понятий о токе, напряжении, сопротивлении. К тому же эти знания нужны при приобретении бытовых электроприборов.

Полная мощность и ее составляющие

Электрическая мощность – это величина, отвечающая за скорость изменения или передачи электроэнергии. Полная мощность обозначается буквой S и находится как произведение действующих значений тока и напряжения. Её единица измерения – вольт-ампер (В·А; V·A).

Полная мощность может складываться из двух составляющих: активной (P) и реактивной (Q).

Активная мощность измеряется в ваттах (Вт; W), реактивная – в варах (Вар).

Это зависит от того, какой тип нагрузки включён в цепь потребления электроэнергии.

Активная нагрузка

Такой тип нагрузки представляет собой элемент, оказывающий сопротивление электрическому току. В результате чего ток выполняет работу по нагреву нагрузки, и электричество превращается в тепло. Если к батарейке последовательно подключить резистор на любое сопротивление, то ток, проходящий по замкнутой цепи, будет нагревать его до тех пор, пока батарейка не разрядится.

Внимание! В качестве активной нагрузки в сетях переменного тока можно привести пример теплового электронагревателя (ТЭНа). Тепловыделение на нём – результат работы электричества.

К подобным потребителям также относятся спирали лампочек, электроплиты, духовки, утюг, кипятильник.

Емкостная нагрузка

В качестве такой нагрузки выступают аппараты, которые могут аккумулировать энергию в электрополях и создавать движение (колебание) мощности от источника к нагрузке и обратно. Ёмкостной нагрузкой служат конденсаторы, кабельные линии (ёмкость между жилами), последовательно и параллельно соединённые в контур конденсаторы и катушки индуктивности. Усилители звуковой мощности, синхронные электрические двигатели в перевозбуждённом режиме тоже нагружают линии ёмкостной составляющей.

Индуктивная нагрузка

Когда потребителем электричества является определённое оборудование, включающее в свой состав:

• трансформаторы;
• трёхфазные асинхронные двигатели, насосы.

На табличках, прикреплённых к оборудованию, можно увидеть такую характеристику, как cos ϕ. Это коэффициент сдвига фаз между током и напряжением в сети переменного тока, в которую будет включено оборудование. Его ещё называют коэффициентом мощности, чем ближе cos ϕ к единице, тем лучше.

Важно! Когда в устройстве содержатся индуктивные или ёмкостные компоненты: трансформаторы, дроссели, обмотки, конденсаторы, синусоидальный ток отстаёт по фазе от напряжения на некоторый угол. В идеале ёмкость обеспечивает сдвиг фазы на -900, а индуктивность – на + 900.

Ёмкостная и индуктивная составляющие в сумме образуют реактивную мощность. Тогда формула полной мощности имеет вид:

где:

• S – полная мощность (ВА);
• P – активная часть (Вт);
• Q – реактивная часть (Вар).

Если отобразить это графически, тогда можно увидеть, что векторное сложение P и Q будет полной величиной S – гипотенузой треугольника мощности.

Негативное воздействие реактивной нагрузки

Реактивная нагрузка не выполняет никакой полезной работы. Колебания реактивной составляющей от источника к потребителю только вызывают паразитные потери. Кроме того, промышленные предприятия обязаны платить за отпущенную им реактивную энергию. Это вызвано тем, что в большинстве своём приёмники энергии – электродвигатели и трансформаторы. Количество потреблённого электричества (кВт⋅ч) не всё идёт на полезную работу, а оплачивать нужно и её реактивную составляющую.

Решить эту проблему помогут конденсаторные компенсационные установки. Ведь если включить параллельно индуктивной нагрузке ёмкостную, то можно свести действие паразитных токов к минимуму. На подстанциях, питающих потребителей, устанавливаются такие установки.

Параметры для вычислений

Расчеты потребляемой мощности невозможно произвести, не зная следующих параметров:

• силы тока, потребляемого нагрузкой – I (А);
• напряжения питания, выдаваемого источником – U (В).

Если речь идёт не только об активной мощности, то нужно знать величину cos ϕ. Ее указывают на табличке, прикреплённой к прибору. В некоторых случаях необходимо знать и сопротивление нагрузки.

Формула для вычислений

Все данные, необходимые для подставления в формулу при вычислениях, можно либо измерить, либо взять из характеристик используемых приборов.

К сведению. Если в паспортных данных указана величина cos ϕ, значит, получаемое устройством электричество будет иметь реактивную составляющую. Это тоже нужно учитывать при вычислениях.

Формула для вычисления имеет вид:

где:

• I – ток в амперах;
• U – напряжение в вольтах;
• cos ϕ – сдвиг фаз.

В случае активной нагрузки сдвиг фаз в формулу не подставляется, и она имеет вид:

Особенности вычисления

Чтобы вычислить мощность, не обладая полными данными о потребляемом токе и напряжении, можно воспользоваться средними характеристиками. Обратившись к справочникам, можно узнать, что осветительное оборудование может потреблять ток до 15 А. Максимальный ток мощных приборов доходит до 50-60 А. Коэффициент мощности, если он не указан или не известен, можно брать 0,7 – это среднее значение.

Однофазное напряжение в бытовой сети – 220 В. Его линейное значение в трёхфазных сетях равно 380 В.

Математические действия

Основная формула позволяет вычислять неизвестную величину, когда известны две других. К примеру, если известен потребляемый прибором ток I = 2 А и напряжение сети U = 220 В, то потребляемая мощность равна Р = 2*220 = 440 Вт.

К примеру, известно, что утюг потребляет 2 кВт, а напряжение в розетке – 220 В, то можно найти силу тока, на которую рассчитано сечение жил питающего шнура.

I = P/U = 2000/220 = 9,1 А.

В случае дольных величин при использовании для вычислений калькулятора полученные значения округляют до десятых единиц искомой величины.

Правила расчета потребляемой мощности

В быту, когда возникает необходимость самостоятельно определить мощность потребления электроэнергии, выполняют следующее:

• определяют напряжение, необходимое для питания прибора;
• узнают из паспортных данных номинальную силу тока.

Как узнать мощность электроприбора, если вообще не известен ни один параметр? Бытовые электроприборы рассчитаны на напряжение 220 В.

Чтобы определить мощность, допустимо измерить потребляемый ток. Это можно сделать с помощью прибора амперметра. Его включают в цепь последовательно, предварительно выставив самый большой предел измерений – не меньше сотни ампер. Токоизмерительные клещи помогут без особого труда измерить ток, для чего один из проводников обхватывается датчиком клещей, и показания отображаются на дисплее. Зная напряжение, умножают его на измеренный ток, получают величину потребляемой мощности.

Расчет мощности лампочек

Подбор мощности ламп накаливания зависит от желаемой величины освещённости жилого помещения. Одна лампочка мощностью 100 Вт, работая в тёмное время суток не менее 12 часов, потребляет мощность 1,2 кВт. За месяц это составит 36 кВт, за год – не менее 432 кВт. Если лампочек в квартире 10 шт., то суммарное годовое потребление составит 4320 кВт. При цене за 1 кВт электроэнергии – 5 рублей, сумма получается приличная – 21000 рублей. Поэтому замена ламп накаливания на энергосберегающие источники света: светодиодные лампы, светодиодные ленты и им подобные, позволяет экономить средства. Кроме того, снижение мощности таких лампочек не снижает величины светового потока. Пониженное напряжение питания светодиодных лент также понижает величину потребляемой мощности.

Измерение мощности приборами

Для измерения Р можно воспользоваться специальными приборами. Для этого подойдёт мультиметр, к которому можно подключить токоизмерительные клещи. Как измерить мощность мультиметром? Тестер включается на режим измерения переменного напряжения, клещи должны обхватывать только один проводник, подводимый к нагрузке.

Разделение проводников в кабеле не всегда удобно. К тому же после измерений нужно рассчитывать мощность по формуле.

Измеритель мощности

Для измерения можно использовать специальный прибор – ваттметр. Прибор включается в розетку, в его выходное гнездо включают нагрузку, мощность которой нужно измерять. Результаты проводимого измерения выводятся на дисплей уже в киловаттах.

Измерение мощности с помощью электросчетчика

Используя квартирный счётчик электроэнергии, можно также проверить потребляемую мощность отдельного прибора. Для этого необходимо:

• выключить все потребители энергии, оставив в режиме потребления лишь тестируемый прибор;
• отметить показания на текущий момент и зафиксировать их значения через час;
• произвести вычитания последних значений из предыдущих показаний;
• результат будет измеренной величиной.

Основной недостаток такого блока действий – отключение других необходимых бытовых приборов.

Информация. При использовании этого метода, пользуясь моментом, можно посмотреть, нет ли скрытой утечки тока, и исправность счётчика. При отключении всех приборов электросчётчик должен остановиться.

Потребляемая энергия

Расчёт потребляемой энергии для дома или квартиры не представляет особой сложности. Для этого требуется выполнить следующий алгоритм действий:

• составить таблицу всех электроприборов, используемых в доме, включая и лампы освещения;
• в отдельные графы вынести: мощность прибора, часы работы в сутки;
• для каждого потребителя энергии посчитать (путём умножения мощности на время работы) среднесуточное потребление;
• просуммировать все полученные величины мощности.

Такой расчёт даст реальную картину потребления электроэнергии. Пользуясь этими данными, можно контролировать расход и корректировать потребляемую суточную мощность каждого прибора.

Не важно, каким способом рассчитывается или измеряется потребляемая мощность. Главная задача процесса – грамотно подобрать сечение проводников для устройства проводки, подвода питающих кабелей и обеспечить срабатывание автоматической защиты. Кабель, подводящий напряжение в помещение, должен выдерживать одновременное включение всех потребителей, расположенных в нём длительное время. Его выбор напрямую зависит от точности определения мощности потребителей.

Видео

При расчете электрических нагрузок важное значение имеет правильное определение нагрузки во всех элементах силовой сети. Завышение нагрузки может привести:

— к перерасходу проводникового материала;

–к уменьшению пропускной способности электрической сети;

— невозможности обеспечения нормальной работы силовых ЭП.

Существуют несколько методов расчета электрических нагрузок

Расчет электрических нагрузок произвел по таблице 2 методом коэффициента использования и коэффициента расчетной нагрузки. [8]

Таблица 2.6 — Электроприемники ШР1

Поз. на плане. Наименование ЭП	Кол. шт	Номинальная мощность, кВт	Коэф. использования Ки	Коэф. мощности cosj
Одного Рн	Общая å Рн
12,13- Продольно-фрезерный станок	0,14	0,5/1,73
14,15- Горизонтально – расточной станок	10,5
16 Агрегатно- расточной станок
17,18-Плоскошлифовальный станок
19-23 Кран консольный Пресс гидравлический	6,5	32,5,
Итого по ШР1	157,5

Все электроприемники (ЭП) напряжением до 1000 В разбивают по узлам питания с учетом их расположения на плане. Узлами питания в данном проекте приняты распределительные пункты типа ПР и распределительные шинопроводы. Исходные данные для расчета заполняются на основании технологических данных, а также данных приведенных в справочниках для индивидуальных ЭП [8]. При этом:

-все ЭП узла питания группируются по категориям с одинаковыми k_и и tgj независимо от мощности ЭП. В каждой строке таблицы указываются ЭП одной категории;

— резервные ЭП, ремонтные сварочные трансформаторы и ЭП, работающие кратковременно не учитываются.

В механическом цеху установлены, в основном, металлообрабатывающие станки, которые приводятся в движение асинхронными двигателями.

Методику расчета привожу на примере ШР1.

Расчётные нагрузки других распределительных пунктов рассчитываются аналогично и для удобства пользования и наглядности приведены в таблице 2.7 Все ЭП, которые запитываются от ШР1 имеют одинаковый коэффициент использования и коэффициент мощности, что значительно упрощает расчет.

Суммарная активная мощность

Суммарная средняя активная мощность с учетом коэффициента использования:

Р_с = К_и Р_ном (2.28)

где К_и – коэффициент использования группы ЭП

Р_ном– номинальная мощность группы ЭП

Р_с = 0,14 * 157,7 = 22,05 (кВт)

Средняя реактивная мощность:

Q_c = åР_с tgj(2.29)

где tgj — коэффициент реактивной мощности группы ЭП

Q_c1 = 22,05 1,73 = 38,15 ( кВАр)

Эффективное число электроприёмников:

n_э=2 å Р_ном / Р_{ном мах}(2.30)

где Р_{ном мах} – номинальная мощность наиболее мощного ЭП.

n_э = 2 157,5/33 = 9,5

Средневзвешенный коэффициент использования:

В зависимости от средневзвешенного коэффициента использования и эффективного числа ЭП напряжением до1000 В определяем по таблице [2] коэффициент расчетной мощности

Расчётная активная мощность силовых ЭП определяется по формуле:

Р_р.с.= К_р å Р_с(2.32)

Р_р.с = 2,2 22,05= 48,51 ( кВт)

С учетом осветительной нагрузки аварийного освещения

Расчётная реактивная мощность силовых ЭП из условия, если n_э 2 +P_p 2

ПР 1

1,2,3,4- Сварочный аппарат
0,25
0,65/1,17
60,84
2,14
111,28
66,92
129,85
196,7

ПР2

5,6,7,8,9 – гальванические ванны
0,8
0,95/0,33
36,96
1,12
125,44
40,66
131,87
199,8

ПР3

10,11 Вентиляторы
0,65
0,85/0,62
8,06
1,33
17,29
8,87
19,43
29,44

ШР1

12,13- Продольно-фрезерн. станок

14,15- Горизон.-расточной станок
10,5

16- Агрегатно- расточн. станок

17,18-Плоскошлифов. станок

19,20,21,22,23 Кран консольный
6,5
32,5

157,5
0,14
0,5/1,73
22,1
38,15
9,5
2,2
48,51
41,97

Аварийное освещение
1,08
0,35

49,59
42,32
65,19
98,77

ШР2

24,25 Агрегатно- расточн. станок

26 Токарно-шлифовальн. станок

27,28,29,30Радиально-верлильный
5,2
20,8

31,32 Алмазно-расточн. станок

74,4
0,14
0,5/1,73
10,4
18,02
10,6
2,1
22,92
18,02

Рабочее освещение
17,05
5,62

37,97
23,64
44,72
67,76

Итого по цеху
599,9
0,54
341,57
182,41
387,22
586,7

I_р =

По расчётному току выбираем трансформаторы тока, выключатели нагрузки установленные на линейных панелях РУ- 0,4 кВ, питающие кабели и аппараты защиты.

— расчетная активная мощность – 341,57кВт;

— расчетная реактивная мощность – 182,41квар