ток за смену; kдоп =1 – коэффициент, отражающий дополнительные потери в двига-

теле при нагрузке.

Коэффициент формы определяется по выражению

k=1

где Iэф – эффективный ток, п – число интервалов записей показаний счётчиков за смену.

Вполне достаточной следует считать запись показаний счётчиков один раз в час, а в тех случаях, когда исследования ЭБ совмещаются с исследованиями электрических нагрузок, то один раз в 30 мин.

Средние потери энергии за смену – постоянные ( ∆W см const ) и нагрузочные

( ∆W см нг ) – можно определить, умножая соответствующие составляющие потерь мощности (4) и (5) на tсм , которое находится по (1) или (2).

Расход энергии на технологический процесс в течение смены

W т см =W см −(∆W см const + ∆W см нг ) ,

а за сутки

W =W т см kсм .

Соотношение величин отдельных статей расходной части ЭБ и их сопоставление позволяют судить о состоянии механической части агрегата, загрузке приводного двигателя и станка и т.п. Так, большие относительные постоянные потерн свидетельствуют о плохом механическом состоянии станка, малые нагрузочные – о недогрузке приводного двигателя.

ЭБ компрессорных агрегатов составляются на основе тех же принципов, которые были изложены выше. Некоторые особенности появляются в случае применения для привода мощных компрессоров синхронных двигателей.

11

Электробалансы электротехнических установок

Рассмотрим составление электробалансов электротехнических установок характерных для машиностроительной отрасли промышленности. Необходимо отметить также, что подходы используемые для данной отрасли промышленности могут быть перенесены на электроустановки других отраслевых предприятий, с соответствующей корректировкой расчётных формул.

Электросварочные машины и установки. Нормализованный ЭБ точечных, многоточечных, рельефных и шовных сварочных машин (кВт·ч/точка) можно составить по следующей формуле:

Wп =W1 +W2 +W3 +∆W4 +∆W5 ,

где Wп – энергия, полученная сварочной машиной из сети; W1, W2 , W3 – энергии, рас-

ходуемые на нагрев и плавление металла в объёме ядра, металла, окружающего ядро, и электродов соответственно; ∆W4 , ∆W5 – потери энергии в сварочном трансфор-

маторе и во вторичном контуре.

W1 = 0,58πdяδcγΘпл10−3 ;

W2 = 0,58k1πx2 (dя + x2 )δcγΘпл10−3 ;

W3 = 0,17k2πx3dяcэγэΘпл10−3 ;

где dя – диаметр свариваемой точки; δ – толщина свариваемой детали; c – теплоём-

кость свариваемого металла; γ – удельный вес металла; Θпл – температура плавле-

ния; k1 = 0,8 – коэффициент, учитывающий уменьшение температуры окружающего металла; x2 =1,2 tсв – для низкоуглеродистых сталей; k2 – коэффициент формы элек-

тродов ( k2 =1, 1,5 и 2 для цилиндрических, сферических, конических электродов соответственно); x3 = 3,3 tсв – для медных электродов; I2 ном. – вторичный ток сварки; tсв –

время сварки; Rт" , R2 к – активное сопротивление сварочного трансформатора и вто-

ричного контура сварочной машины.

При расчётно-аналитическом методе энергию, полученную сварочной маши-

12

ной из сети, можно определить по формуле

Wп = I22ном.Rм" tсв ,

где Rм" = Rт" + R2к + Rсв – полное активное сопротивление сварочной машины ( Rсв – ак-

тивное сопротивление свариваемого участка).

Значения Rм" , Rт" , R2к задаются в каталогах сварочных машин, I2 ном. и tсв для различных толщин и марок металлов имеются в справочной литературе.

В условиях эксплуатации фактическая энергия, полученная сварочной маши-

ной,

Wп ф = I22фRм" фtсвф ,

Θ'м, Θ"м – температура металла в начале и конце нагрева; k – количество циклов тер-

мообработки.

Потери ЭЭ состоят из тепловых ( ∆Wт п ) и электрических ( ∆Wп э ). В тепловые потери входят: на нагрев самой печи ( ∆Wак ), от теплопередачи через стенки печи

( ∆Wq ), на тепловые короткие замыкания ( ∆Wткз ). В печах сопротивления, питающих-

ся от сети без трансформации, электрические потери малы и их можно не учитывать. При питании печей через понижающие трансформаторы следует учитывать потери в них и в сети от трансформаторов до нагревателей.

13

лоёмкость материала i-ro слоя; Gi – вес материала i-ro слоя; Θi' , Θ"i – начальная и ко-

излучением от наружной стенки печи к окружающему воздуху; δi – толщина слоев;

λi – коэффициент теплопроводности материалов слоев.

Величина потерь на тепловые короткие замыкания согласно принимается равной 50% потерь теплопроводностью через футеровку печи:

∆Wткз = 0,5(∆Wст +∆Wсв +∆Wпод) ,

где ∆Wсв, ∆Wст, ∆Wпод – потери через свод, стены и под печью.

Дуговые электропечи (ДСП). Суммарное количество ЭЭ, которую потребляет дуговая сталеплавильная печь в период расплавления,

Wп =Wт п −Wэкз +∑∆Wп т +∑∆Wп э ,

где Wт п – полезная энергия, идущая на нагрев и расплавление металла, шлака, а так-

же легирующих элементов и вспомогательных добавок; Wэкз – энергия экзотермиче-

ских реакций периода расплавления; ∑∆Wп т, ∑∆Wп э – суммы тепловых и электриче-

ских потерь.

– температура компонентов шихты соответственно начальная, плавления, выпуска; c1i , c2i – удельная теплоёмкость компонентов шихты до и после температуры плав-

ления соответственно; qi – скрытая теплота плавления компонентов шихты.

В тепловые потери входят: потери от теплопроводности через футеровку ( ∆Wф ), на излучение через рабочее окно в период расплавления ( ∆Wизл ), с газами

( ∆Wг ), с охлаждающей водой ( ∆Wв ).

14

Электрические потери состоят из потерь в трансформаторе ( ∆Wт ), в «короткой сети» ( ∆Wкс ), в электродах ( ∆Wэ ).

Тепловые потери:

а) определяются теплопроводностью через футеровку

пускания; Θм – температура металла; Θо – температура окружающей среды; F2 –

площадь окна; в) определяются потерями энергии, которые уходят с газами

∆Wг = Gгcг (Θвг −Θо)τ,

где Gг – масса проходящего через печь воздуха; cг – средняя удельная теплоёмкость воздуха; Θвг – температура газа, выходящего из печи;

г) определяются потерями энергии, которые уходят с охлаждающей водой

∆Wв =1,16qвcв(Θ2 −Θ1 )τ,

где qв – расход воды; Θ1, Θ2 – температура воды на входе и выходе; cв – удельная теплоёмкость воды.

Электрические потери:

а) определяются потерями энергии в силовом трансформаторе

б) определяются потерями в «короткой сети»

∆Wкс = (IA2 Rкс A + IB2 Rкс B + IC2 RксC )τ;

в) определяются потерями на электродах

15

∆Wэ = (IA2 Rэ A + IB2 Rэ B + IC2 RэC )τ,

где IA , IB , IC – токи в электродах фаз А, В, С; Rэ A , Rэ B , RэC – сопротивления электродов фаз А, В, С.

Индукционные печи. Суммарная энергия, которую потребляет индукционная печь при работе,

Wп =Wт п −Wэкз −Wз +∑∆Wт +∑∆Wэ ,

где Wз – тепловая энергия зумпфа (расплавленного металла, остающегося в ванне).

Составляющие тепловых потерь такие же, как и в дуговых печах, и определяются по (10) – (12). Полезная энергия (Wт п ) вычисляется по формуле, аналогичной

(9).

В электрические потери входят потерн в трансформаторе ( ∆Wт ), в индукторе

( ∆Wи ), в магнитопроводе ( ∆Wм ), в конденсаторах ( ∆Wк ), в токопроводе ( ∆Wт п ).

Потери энергии:

-в трансформаторе определяются по выражению (13);

-в магнитопроводе ∆Wм = mkдFпhпγсPс( f )τ,

где m – число пакетов магнитопровода; – коэффициент дополнительных

потерь, обусловленный неоднородностью поля и дефектами изготовления магнито-

ответствующего участка токопровода; п – количество участков токопровода.

16