Электрические нагрузки автотранспортных предприятий

Основными величинами, определяющими выбор всех элементов системы электроснабжения (линий электропередачи, трансформаторов, коммутационных и защитных аппаратов и т.п.) являются ожидаемые электрические нагрузки. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты в системе электроснабжения, расход цветного металла, потери электроэнергии, эксплуатационные расходы. Ошибка в сторону уменьшения нагрузок приводит к увеличению расходов на потери электрической энергии, может ускорить износ электрооборудования, ограничить производительность предприятия. Увеличение расчетных нагрузок приводит к увеличению капитальных затрат.

1. Основные показатели электроиспользования

Электрическая нагрузка характеризует потребление электроэнергии отдельными приемниками, группой, технологическим участком, цехом или заводом в целом. При проектировании и эксплуатации систем электроснабжения основными являются три вида нагрузок: активная P , реактивная Q и полная мощность S или ток I . Это позволяет выбирать сечение кабелей и проводов по таблицам, приведенным в ПУЭ.

Для описания соотношения потребляемой активной и реактивной мощности используется коэффициент мощности cosφ , а эффективность электроиспользования при выпуске конечной продукции оценивается удельным расходом электроэнергии w и электровооруженностью труда Э_т .

1.1. Коэффициент мощности

В электрических сетях ток синфазен (не опережает и не запаздывает) относительно напряжения только тогда, когда нагрузка имеет активный характер (рис. 4.1-а). Однако большинство современных потребителей электроэнергии представляют собой электромагнитные механизмы:

электрические машины, трансформаторы, оборудование для дуговой сварки и т.п., – в которых переменный магнитный поток связан с обмотками. В обмотках при протекании переменного тока индуцируются реактивные э.д.с., обуславливающие сдвиг по фазе между напряжением и током. Если ток отстает от напряжения (рис. 4.1-б) – нагрузку называют индуктивной, а когда ток опережает напряжение (рис. 4.1-в) – нагрузка имеет емкостный характер.

Таким образом, результирующий ток в электрической цепи определяется векторной суммой активной и реактивных составляющих (рис. 4.2).

К этим токам «привязаны» мощности, потребляемые нагрузкой:

P =U ⋅ I ⋅ cosφ , Вт; (4.1)

Q =U ⋅ I ⋅ sinφ , вар; (4.2)

S =U ⋅ I , ВА. (4.3)

Основными потребителями реактивной мощности являются: асинхронные двигатели (60 - 65 %) общего потребления реактивной мощности); трансформаторы (20 – 25%), воздушные электрические сети, преобразователи и другие установки (10%).

Соотношение активной и реактивной мощности определяется коэффициентом мощности – косинусом угла сдвига между векторами тока и напряжения нагрузки. Для трехфазной цепи он выражается отношением активной мощности к полной (кажущейся):

(4.4)

Таким образом, cosφ уменьшается, когда увеличивается потребление реактивной мощности нагрузкой. А это влечет за собой следующие проблемы:

1. дополнительные потери мощности в электрических линиях (протекание тока реактивной мощности);

2. перепады напряжения в электрических линиях в результате возросших потерь напряжения;

3. необходимость увеличения установленной мощности генераторов, силовых трансформаторов, сечения кабелей.

Поскольку величина потребляемой мощности непрерывно меняется, то для практических расчетов вводится понятие средневзвешенного коэффициента мощности cosφ_с.в. :

, (4.5)

где Wа – расход по счетчику активной энергии, кВт·ч;

Wр – расход по счетчику реактивной энергии, квар·ч.