книги из ГПНТБ / Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий учебник

включения, tCB— время сварки, с; N — число деталей, свариваемых в час.

Рекомендуемые пределы средних значений К зс и ПБф С, полученные в результате статистической обработки материалов обследований действующих установок, при­

ния импортных точечных и многоточечных машин показали, что для точечных

трансформаторов машины; ПВфС— фактическая продол­ жительность включения данной группы сварочных транс­ форматоров; т — число трансформаторов в группе, вклю­ чаемых одновременно.

Средняя мощность одной стыковой сварочной машины

150

где б'под, S oua и S ос — мощности на стадии подогрева, оплавления и осадки; іпод, іопл и toc — время подогрева, оплавления и осадки, с; £ц — время цикла сварки, вклю­ чая паузу, с.

Значения мощностей и времени подогрева, оплавления и осадки зависят от сечения свариваемого металла и опре­ деляются по кривым рис. 5-13; полное время цикла зави­ сит от заданной производительности — числа изделий в час.

Рис. 5-13. Зависимость мощности и времени сварки оплавлением с подогревом от сечения свариваемого ме­ талла.

Общая средняя нагрузка на плечи фаз, например AB,

П

1

где n — число машин, подключенных к данной паре фаз; $ а — средняя мощность отдельной машины.

Среднеквадратичная нагрузка для одноточечных, шов­ ных и рельефных машин

где т — число трансформаторов, включаемых одновре­ менно.

151

Для стыковых сварочных матпин

(5-32)-

Среднеквадратичная нагрузка плеч фаз AB, ВС, СА

При небалансах нагрузок по фазам не выше 15% экви­ валентная трехфазная нагрузка принимается равной трой­ ной нагрузке наиболее загруженной фазы, а при небалансе более 15% определяется по формуле (5-19).

Для расчета групповых пиковых нагрузок, т. е. нало­ жения пиков нагрузок отдельных машин, используется математический аппарат теории массового обслуживания. Согласно этой теории процесс включения сварочных машин и их работа рассматриваются как случайный поток состоя­ ний системы [Л. 5-6].

Пусть имеется п сварочных машин и необходимо опре­ делить вероятность случайного совпадения включения т из них, где 0 < т < п. Если в момент времени t свароч­ ная машина отключена, то вероятность того, что она будет включена (поступит требование — по терминологии ука­ занной теории) до момента t + At равна Х А t плюс прене­ брежимо малые члены (при At -►0), где X — параметр потока — выражает среднее число включений (требова­ ний) в единицу времени:

1

■паузы

Если, в момент I сварочная машина включена (обслу­ живается), то вероятность того, что она будет отключена до момента t -1- Аt равна цД£ плюс пренебрежимо малые члены (при At -> 0), где ц — параметр обслуживания — выражает среднее число включенных машин (обслуживаний) в единицу времени:

1

где tcЕ — время сварки.

Будем считать, что система находится в состоянии Е т, если включено т машин. Всего при п машинах возможно конечное число (п + 1) состояний системы

152

Если система находится в состоянии Ё т, то п — пі машин не работают и вероятность включения еще одной машины (требования) в интервале АI равна (п — т) k&t плюс пренебрежимо малые члены (при Аt 0). Веро­ ятность же того, что одна из т сварочных машин будет

Описанная схема процесса соответствует по теории массового обслуживания одной из «схем типа процесса размножения и гибели», в которой поток и обслуживание подчиняются закону Пуассона, а очередь никогда не обра­ зуется, так как отказов требованиям нет. При этом Кт и р,т являются функциями переменной:

Кп = (п — т)К и рт = т\і.

В теории массового обслуживания показано, что рас­ пределение случайной величины т в этом процессе под­ чиняется биномиальному закону, выражаемому для веро­ ятности совпадения включения т машин формулой

Тогда вероятность совпадения работы т машин из общего числа п при данном П /і(),

Эта вероятность регламентируется условиями техноло­ гии сварки и соответствует допустимому проценту брака от понижения напряжения ниже предельно допустимого.

Рассчитав сеть на допустимую потерю напряжения при совпадении пиков т машин, получим' процент брака от недопустимой потери напряжения, равный вероятности Р т. Допустимый процент брака сварки зависит от назна­

153

чения изделия и в среднем может быть принят 0,01 % (Рт = 0,0001).

Для практических расчетов можно пользоваться веро­ ятностью Р т = 0,01 для машин, включенных, например, на фазы AB и ВС. Тогда вероятность суммарного пика

Рт = 0,01

Рис. 5-14. Кривые вероятности для опре­ деления количества одновременно работа­ ющих сварочных машин.

в фазе В от присоединенных к фа^ам AB и ВС машин будет равна произведению этих вероятностей:

Ртв = 0,01 -0,01 = 0,0001.

На рис. 5-14 приведены кривые значений Р т в зави­ симости от ПВф и общего числа машин п при вероятности совпадения 0,01.

При одинаковой мощности машин расчетный пик лю­ бой пары фаз, например AB,

П

Su(AB) — ~ ^ ^ з і5паспі» 1

154

где т — число одновременно работающих машин (по кривым рис. 5-14); п — число машин, подключенных к дан­ ной паре фаз; К зі — коэффициент загрузки каждой сва­ рочной машины; snaon — номинальная мощность каждой сварочной машины, кВ-А.

При различных мощностях машин и ПФф расчет пико­ вого тока, создаваемого наибольшими машинами, произ­ водят в следующем порядке:

а) все машины, подключенные к данной паре фаз, раз­ биваются на группы с одинаковыми мощностями и ПВф числом щ + и2 + ... == п;

б) по кривым рис. 5-14 определяется количество одно­ временно работающих машин т для каждой группы машин в отдельности;

в) подсчитывается среднее значение П В ф С для всех п машин, подключенных к данной паре фаз по формуле

г) по кривым рис. 5-14 определяется количество т машин, одновременно работающих из общего числа п машин при ПВф с,

д) при известном количестве одновременно работающих машин в каждой группе т* выбираются группы с наиболь­ шими мощностями пика, начиная с самого большого, до тех пор пока сумма числа совпавших машин в группах не будет равна т = т1 + т2 + ... + шг;

е) для всех выбранных групп, участвующих в расчет­ ном пике, определяется пиковая нагрузка

155

где Sn(AB)', S n(BC) — пиковая нагрузка для пары фаз AB и для пары фаз ВС.

Как указано, пиковая нагрузка фазы В соответствует вероятности появления 0,0001.

Пиковый линейный ток

где Sn(B) — пиковая нагрузка фазы, кВ-Л; ІІЛ— линей­ ное напряжение, В.

Средняя длительность расчетного пика, с,

В В ф. с (1 ПВф С)

где

. Ч -|-Я2 -|-.. - + хп

— средняя частота включения п машин.

Величины X находятся по числу включений в час N для каждой машины, 1/с,

Примеры расчетов пиковых нагрузок приведены в при­ ложении ПІ.

Пользуясь указанными формулами, можно определить величину и частоту пиковых нагрузок машин контактной сварки, допустимых по условиях требований качества напряжения с точки зрения его колебаний.

Среднеквадратичные нагрузки от сварочных машин, определяющие нагрев проводников, складываются с мак­ симальными нагрузками прочих электроприемников гео­ метрически (отдельно активные и реактивные). Последние

более высокой точностью, пользуясь методом статисти­ ческого моделирования графиков нагрузки или методом Монте-Карло. Имеются разработанные моделирующий алгоритм и программа для такого расчета [Л.5-7]. По этому

156

методу рассчитываются средняя, среднеквадратичная и пиковая нагрузки, а также частота и продолжительность ников машин контактной сварки с любой формой инди­ видуальных графиков нагрузки. Поэтому этот метод

в первую очередь следует применять для стыковых машин

соплавлением, имеющих многоступенчатый график на­ грузки. I! машину вводятся исходные данные, включая индивидуальные графики нагрузок. Машина строит реа­ лизации случайных суммарных графиков нагрузки, выра­ батывая случайное время включения отдельных машин на временной оси графиков. Для получения точности расче­ тов в пределах 2—5% число реализаций следует брать не менее 100—200.

5-7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ ТОКА В ПРОВОДНИКАХ

ИЭКОНОМИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА ТРАНСФОРМАТОРОВ

В1930—1940 гг. вследствие дефицита цветных метал­ лов сети промышленных предприятий рассчитывались по нагреву по предельным допустимым нагрузкам.

Внастоящее время установлены предельные значения (в сторону увеличения) экономической плотности т о к а /3

для различных проводников согласно табл. 5-7 [Л. 1-2]. Для кабелей с медной жилой напряжением 110 кВ, по данным Энергосетьпроекта, экономическая плотность

тока при Дм — 3 000 ч- 5 000 — 3,35 А/мм2.

Для голых токопроводов напряжением 6—10—35 кВ экономическая плотность тока принимается 0,5—0,6 А/мм2; при напряжении до 1 000 В до 0,4—0,5 А/мм2 (для электро­ лиза).

При максимальном токе / м и числе часов использова­ ния максимума нагрузки Тм по соответствующей / э опре­ деляется экономическое сечение (s3K, мм2): s3K— 7м/‘ э,.' которое округляется до ближайшего стандартного сече­ ния. Согласно ПУЭ по экономическим плотностям тока для нормального режима работы должны выбираться

плотности тока согласно ПУЭ не рассчитываются: а) сети промышленных предприятий при Тм до 4 000—5 000 ч; б) все ответвления к отдельным электроприемникам и осве­ тительные сети; в) временные сети со сроком службы 3—5 лет и г) сети, соединяющие пусковые сопротивления,

157

Т а бл и ц а 5-7

реостаты и т. п. Это не всегда оправдывается, в особен­ ности для ответвлений к длительно работающим электро­ приемникам.

В сетях напряжением до 1 000 В применение эконо­ мической плотности тока особенно актуально в установ­ ках электролиза, для которых / э принимается для шино­ проводов из меди 0,8—1 А/мм2 и алюминия 0,4—0,5 А/мм2.

Для сетей повышенной частоты экономическая плот­ ность тока не нормирована; пока имеются только предло­ жения об учете специфики работы проводников при повы­ шении частоты (см. § 6-12), которая приводит к более повышенным плотностям / э, чем при частоте 50 Гц.

Для магистралей при максимальном расчетном токе начального участка / х с п нагрузками, распределенными по всей длине, экономическая плотность тока для начального

158

участка но табл. 5-7 повышается на коэффициент увеличения К у:

При определенных условиях технико-экономические расчеты могут показать целесообразность дальнейшего снижения плотности тока по сравнению с данными табл. 5-7 в целях снижения потерь электроэнергии для отдель­ ных видов электросетей (например, токопроводов).

Длительное' время основным критерием для выбора мощности трансформаторов была расчетная нагрузка по нагреву, в настоящее время признана необходимость вы­ бора трансформаторов не только по нагреву, но и по экономической загрузке. При максимальной нагрузке Su при выборе мощности одного или группы трансформаторов необходимо проводить технико-экономический анализ, сравнивая варианты возможного повышения их мощностей по сравнению с ближайшими стандартными, в целях сни­ жения потерь и получения наиболее эффективного капита­ ловложения. Величина экономической загрузки зависит от степени резервирования, числа часов использования максимума нагрузки Гм, стоимости электроэнергии, темпов роста нагрузки и других факторов, учитываемых в тех­ нико-экономических расчетах.

Как правило, экономическая загрузка трансформа­ торов при существующих в настоящее время технических данных и стоимостей трансформаторов ниже номинальной на 15-25% .

Аналогичное положение при выборе мощностей и коли­ чества преобразовательных агрегатов для получения посто­ янного тока или токов высокой частоты, но в меньшей сте­ пени, так как эти агрегаты более дорогие.

5-8. ПОТРЕБИТЕЛИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Различные группы потребителей электроэнергии обла­ дают различными характерными коэффициентами мощ­ ности, т. е. потребляют реактивную мощность в неодина­ ковых количествах. Для лучшего усвоения процесса

159