Calcolo dei carichi elettrici
Determinazione dei carichi massimi con il metodo del fattore di domanda
Questo metodo è il più semplice e si riduce al calcolo del carico attivo massimo utilizzando la formula:
Il metodo del coefficiente di domanda può essere utilizzato per calcolare i carichi per quei gruppi separati di consumatori di elettricità, officine e imprese in generale, per i quali sono disponibili dati sul valore di questo coefficiente (cfr. Coefficienti per il calcolo dei carichi elettrici).
Nel calcolo dei carichi per i singoli gruppi di ricevitori elettrici, si consiglia di utilizzare questo metodo per quei gruppi i cui ricevitori elettrici funzionano con un carico costante e con un fattore di lavoro uguale a (o vicino a) uno, come i motori elettrici delle pompe, tifosi e altri.
In base al valore P30 ottenuto per ciascun gruppo di utenze elettriche, viene determinato il carico reattivo:
inoltre, tanφ è determinato dalla caratteristica cosφ di un dato gruppo di utenze elettriche.
I carichi attivi e reattivi vengono quindi sommati separatamente e si trova il carico totale:
I carichi ΣP30 e ΣQ30 sono le somme dei valori massimi per i singoli gruppi di utenze elettriche, mentre di fatto è necessario determinare l'importo massimo. Pertanto, quando si determinano i carichi di una sezione di rete con un gran numero di diversi gruppi di ricevitori elettrici, è necessario introdurre il coefficiente di combinazione dei massimi KΣ, ad es.
Il valore di KΣ è compreso tra 0,8 e 1 e il limite inferiore viene solitamente preso quando si calcolano i carichi nell'intero impianto nel suo insieme.
Per ricevitori elettrici separati alta potenza, così come per gli utenti di energia, raramente o anche per la prima volta nella pratica di progettazione, i fattori di domanda dovrebbero essere identificati chiarendo i fattori di carico effettivi insieme ai tecnologi.
Determinazione dei carichi massimi con il metodo della doppia espressione
Questo metodo è stato proposto dall'Ing. DS Livshits inizialmente per determinare i carichi di progetto per i motori elettrici dell'azionamento individuale delle macchine per la lavorazione dei metalli, e poi è stato esteso ad altri gruppi di ricevitori elettrici.
Secondo questo metodo, il carico attivo massimo ogni mezz'ora per un gruppo di utenze elettriche con la stessa modalità operativa è determinato dall'espressione:
dove Рn — capacità installata dei maggiori consumatori di energia, b, c — coefficienti costanti per un determinato gruppo di consumatori di energia nella stessa modalità operativa.
Secondo il senso fisico, il primo membro della formula di calcolo determina la potenza media e il secondo - la potenza aggiuntiva che può verificarsi entro mezz'ora a seguito della coincidenza del carico massimo dei singoli consumatori elettrici del gruppo . Perciò:
Ne consegue che per piccoli valori di Pp rispetto a Ru, cosa che accade con un numero elevato di ricevitori elettrici di potenza più o meno uguale, K30 ≈ CP, e il secondo termine della formula di calcolo può essere trascurato in tali casi, assumendo P30 ≈ bPp ≈ Psr.cm. Al contrario, con un piccolo numero di ricevitori elettrici, specialmente se differiscono nettamente per potenza, l'influenza del secondo termine nella formula diventa molto significativa.
I calcoli che utilizzano questo metodo sono più macchinosi rispetto all'utilizzo del metodo del fattore di domanda. Pertanto, l'uso del metodo della doppia espressione è giustificato solo per gruppi di consumatori di energia che operano con un carico variabile e con bassi coefficienti di commutazione, per i quali i coefficienti di domanda sono del tutto assenti o possono portare a risultati errati. In particolare, ad esempio, è possibile consigliare l'utilizzo di questo metodo per motori elettrici di macchine per la lavorazione dei metalli e per forni elettrici a resistenza di piccola potenza con caricamento periodico dei prodotti.
Il metodo per determinare S30 a pieno carico utilizzando questo metodo è simile a quello descritto per il metodo del fattore di domanda.
Determinazione dei carichi massimi con il metodo del numero effettivo di consumatori di energia.
Per numero effettivo di ricevitori elettrici si intende il numero di ricevitori, di pari potenza e omogenei per modalità di funzionamento, che determina lo stesso valore del massimo calcolato come gruppo di ricevitori di diversa potenza e modalità di funzionamento.
Il numero effettivo di consumatori di energia è determinato dall'espressione:
Viene determinato il sole più grande e il fattore di utilizzazione corrispondente a questo gruppo di ricevitori elettrici, secondo le tabelle di riferimento, il fattore massimo di KM e quindi il massimo di mezz'ora del carico attivo
Per calcolare il carico di ciascun gruppo di ricevitori elettrici con la stessa modalità operativa, la determinazione di PE ha senso solo se i ricevitori elettrici inclusi nel gruppo differiscono significativamente in potenza.
Con la stessa potenza p ricevitori elettrici inclusi nel gruppo
cioè. il numero effettivo di motori elettrici è uguale al numero effettivo. Pertanto, con capacità uguali o leggermente diverse delle utenze elettriche del gruppo, si consiglia di determinare il CM in base al numero effettivo di utenze elettriche.
Quando si calcola il carico per diversi gruppi di ricevitori elettrici, è necessario determinare il valore medio del fattore di utilizzo utilizzando la formula:
Il metodo del numero effettivo di ricevitori elettrici è applicabile a qualsiasi gruppo di ricevitori elettrici, compresi i ricevitori elettrici ad azionamento intermittente. In quest'ultimo caso la potenza installata Ru si riduce a duty cycle = 100%, cioè al funzionamento continuo.
Il metodo del numero effettivo di utenti è migliore rispetto agli altri metodi perché il fattore massimo, che è una funzione del numero di utenti, è coinvolto nella determinazione del carico.In altre parole, questo metodo calcola il massimo della somma dei caricamenti dei singoli gruppi, e non la somma dei massimi, come avviene, ad esempio, con il metodo dei coefficienti di ricerca.
Per calcolare la componente reattiva del carico Q30 dal valore trovato di P30, è necessario determinare tanφ. A tal fine, è necessario calcolare il carico medio per ciascun gruppo di utenze elettriche e determinare tanφ dal rapporto:
Tornando alla definizione di PE, va notato che con un gran numero di gruppi e diverse capacità dei singoli ricevitori elettrici nei gruppi, trovare ΣPy2 risulta essere praticamente inaccettabile. Pertanto, viene utilizzato un metodo semplificato per determinare pe in base al valore relativo del numero affettivo di ricevitori elettrici pe = ne / n.
Questo numero si trova dalle tabelle di riferimento, a seconda dei rapporti:
dove n1 è il numero di ricevitori elettrici, ciascuno dei quali ha una capacità di almeno la metà della potenza del ricevitore elettrico più potente, ΣPupg1 è la somma delle potenze installate di questi ricevitori elettrici, n - il numero di tutti i consumatori elettrici , ΣPу — la somma delle potenze installate di tutte le utenze elettriche.
Determinazione dei carichi massimi in base a norme specifiche di consumo di elettricità per unità di produzione
Per avere informazioni sulla produttività pianificata dell'impresa, dell'officina o del gruppo tecnologico di destinatari e per consumo specifico di energia attiva per unità di produzione, puoi calcolare il massimo carico attivo ogni mezz'ora utilizzando l'espressione,
dove Wyd è il consumo specifico di energia per tonnellata di prodotto, ME la produzione annua, Tm.a — il numero annuo di ore di utilizzo del massimo carico attivo.
In questo caso, il pieno carico è determinato in base al fattore di potenza annuo medio ponderato:
Questo metodo di calcolo può essere utilizzato per determinare approssimativamente i carichi per le imprese nel loro insieme o per le singole officine che producono prodotti finiti. Per calcolare i carichi sulle singole sezioni delle reti elettriche, l'uso di questo metodo, di norma, risulta impossibile.
Casi specifici di determinazione dei carichi massimi con il numero di consumatori di energia fino a cinque
Il conteggio dei carichi di gruppi con un numero ridotto di consumatori di energia può essere effettuato nei seguenti modi semplificati.
1. Se nel gruppo sono presenti due o tre ricevitori elettrici, la somma della potenza nominale dei ricevitori elettrici può essere presa come carico massimo calcolato:
e quindi
Per i ricevitori elettrici, omogenei per tipologia, potenza e modalità di funzionamento, è ammessa la somma aritmetica delle potenze totali. Poi,
2. Se nel gruppo sono presenti quattro o cinque ricevitori elettrici dello stesso tipo, potenza e modalità di funzionamento, il carico massimo può essere calcolato in base al fattore di carico medio, e in questo caso si può assumere la somma aritmetica delle potenze totali essere:
3. A parità di numero di ricevitori elettrici di diverso tipo, il carico massimo calcolato deve essere assunto come somma dei prodotti della potenza nominale dei ricevitori elettrici e dei fattori di carico caratteristici di tali ricevitori elettrici:
e quindi:
Determinazione dei carichi massimi in presenza di un gruppo, insieme a consumatori di elettricità trifase, anche monofase
Se la potenza totale installata dei ricevitori elettrici monofase fissi e mobili non supera il 15% della potenza totale dei ricevitori elettrici trifase, l'intero carico può essere considerato trifase, indipendentemente dal grado di uniformità della distribuzione di carichi monofase in fasi.
In caso contrario, ovvero se la potenza totale installata degli utilizzatori di potenza monofase supera il 15% della potenza totale dei ricevitori di potenza trifase, la distribuzione dei carichi monofase per fasi deve essere effettuata in modo tale che la massima grado di uniformità è raggiunto.
Quando ciò riesce, il conteggio del carico può essere eseguito nel modo consueto, ma in caso contrario, il conteggio deve essere eseguito per la fase più caricata. In questo caso, sono possibili due casi:
1. tutte le utenze elettriche monofase sono collegate alla tensione di fase,
2. tra i ricevitori elettrici monofase ci sono anche quelli collegati alla tensione di rete.
Nel primo caso, per la potenza installata, deve essere preso un terzo della loro potenza effettiva per i gruppi di ricevitori elettrici trifase (se presenti), per i gruppi di ricevitori elettrici monofase - la potenza collegata alla fase più caricata.
In base alle potenze di fase così ottenute si calcola in ciascuna delle modalità il carico massimo della fase più caricata e poi, moltiplicandolo per 3, si determina il carico della linea trifase.
Nel secondo caso la fase più caricata può essere determinata solo calcolando le potenze medie per le quali i carichi monofase connessi alla tensione di rete devono essere portati nelle fasi corrispondenti.
Ridotta alla fase a, la potenza attiva dei ricevitori monofase collegati, ad esempio, tra le fasi ab e ac, è determinata dall'espressione:
Di conseguenza, la potenza reattiva di tali ricevitori
dove Рab, Ras sono le potenze connesse alla tensione di linea, rispettivamente tra le fasi ab e ac, p (ab) a, p (ac) a, q (ab) a, q (ac) a, sono i coefficienti di apporto i carichi, collegati alla tensione di linea, alla fase A.
Riorganizzando circolarmente gli indici, si possono ottenere espressioni per dare potenza a ciascuna fase.