По режиму работы электроприемники делятся на три группы, для которых предусматривают три режима работы:
- продолжительный, в котором электрические машины могут работать длительное время, и превышение температуры отдельных частей машины не выходит за установленные пределы;
- кратковременный, при котором рабочий период не настолько длителен, чтобы температуры отдельных частей машины могли достигнуть установившегося значения, период же остановки машины настолько длителен, что машина успевает охладиться до температуры окружающей среды;
- повторно-кратковременный, характеризуемый коэффициентом продолжительности включения (%) ПВ=[tр/(tр+t0)]100. В этом режиме рабочие периоды tр чередуются с периодами пауз t0, а длительность всего цикла не превышает 10 мин. При этом нагрев не превосходит допустимого, а охлаждение не достигает температуры окружающей среды.
Длительно, с неизменной или маломеняющейся нагрузкой работают электроприводы вентиляторов, насосов, компрессоров, преобразователей, механизмов непрерывного транспорта и т.п. Длительно, но с переменной нагрузкой и кратковременными отключениями, за время которых электродвигатель не успевает охладиться до температуры окружающей среды, а длительность циклов превышает 10 мин, работают электродвигатели, обслуживающие станки холодной обработки металлов и деревообрабатывающие, специальные механизмы литейных цехов, молоты, прессы, ковочные машины кузнечнопрессовых цехов.
В кратковременном режиме работы работает подавляющее большинство электроприводов вспомогательных механизмов металлорежущих станков, а также механизмов для открывания фрамуг, гидравлических затворов, заслонок и т.п.
В повторно-кратковременном режиме работают электродвигатели мостовых кранов, тельферов, подъемников и аналогичных им установок, а также сварочные аппараты, для которых характерны постоянные большие броски мощности.
Надежность электропитания в основном зависит от принятой схемы электроснабжения, степени резервирования, отдельных элементов системы электроснабжения (линий, трансформаторов, электрических аппаратов и др.). Для выбора схемы и системы построения электрической сети необходимо учитывать мощность и число потребителей, уровень надежности электроснабжения не потребителей в целом, а входящих в их состав отдельных электроприемников.
2.2. Определение расчетной мощности и нагрузок
В настоящее время основным методом расчета электрических нагрузок промышленных предприятий является метод упорядоченных диаграмм. Метод применим в тех случаях, когда известны номинальные данные всех ЭП предприятия и их размещение на плане цехов и на территории предприятия. Метод позволяет по номинальной мощности ЭП с учетом их числа и характеристик определить расчетную нагрузку любого узла схемы электроснабжения.
Пример расчета приведем по таблице 2.2.
В графе 1 записывают наименование узла и все ЭП, присоединенные к узлу, разбиваемые на однородные по режиму работы группы с одинаковыми значениями коэффициентов использования и коэффициентов мощности. Все электроприемники разбиваем на две группы:
группа А – ЭП с повторно-кратковременным режимом работы (станки, трансформаторы, выпрямители, краны);
группа Б – ЭП с продолжительным режимом работы (вентиляторы).
В графе 2 записывают количество рабочих ЭП.
В графе 3 по каждой группе электроприемников записываются при одинаковой мощности электроприемников группы – номинальная мощность одного ЭП; при ЭП различной мощности – номинальная мощность наименьшего и через тире наибольшего по мощности ЭП в группе.
Номинальная мощность ЭП повторно-кратковременного режима работы определяется приведением паспортной мощности к продолжительности включения ПВ=1 по формуле:
Для металлообрабатывающих станков примем ПВ=60%; для передвижных приемников и сварочного оборудования – ПВ=40%; для приемников продолжительного режима работы – ПВ=100%.
В графе 4 записывают суммарную номинальную мощность всех ЭП группы.
Графа
5
заполняется для расчетного узла (РП,
ШРА) величиной
,
где рн.наиб
и рн.наим
– номинальные активные мощности
наибольшего и наименьшего ЭП в группе.
В графы 6 и 7 заносятся значения kи и cosφотдельных групп электроприемников.
В графах 8 и 9 для каждой группы электроприемников проставляют значения активной и реактивной мощности за наиболее загруженную смену, определяемые из выражений:
и
На этом все расчеты по отдельным группам электроприемников заканчиваются и начинаются расчеты по отдельным узлам сети (силовым пунктам, магистралям, участкам).
Путем раздельного суммирования активных и реактивных составляющих мощностей по группам ЭП находят их значения для отдельных узлов; проставляют эти значения в графы 8 и 9.
В графе 10 записывается эффективное число электроприемников nэ.
Для электроприемников, присоединенных к ШРА:
,
где n – фактическое число электроприемников в группе; n1 – число наибольших ЭП в группе, мощность каждого из которых не менее половины мощности наибольшего ЭП (включая сам наибольший ЭП); Рном – суммарная номинальная мощность ЭП всей группы; Рном.1 – суммарная номинальная мощность n1 наибольших приемников группы.
В графе 11 записывается коэффициент максимума kм, который определяется в зависимости от значений nэ и kи по таблицам или по кривым.
В графах 12 и 13 записываются соответственно расчетные активная и реактивная нагрузки по расчетному узлу, определяемые по формулам:
для группы А:
,
при
nэ≤10
;
при
nэ>10
.
для группы Б:
,
.
В графах 14 и 15 записывается соответственно расчетная полная мощность и ток по узлу, определяемые из выражений:
;
В графе 15 в знаменателе записывается пиковый ток группы ЭП, определяемый по формуле:
,
где Iпуск.м – наибольший из пусковых токов двигателей в группе; Iном.м – номинальный ток двигателя с наибольшим пусковым током; Iр – расчетный ток нагрузки всех электроприемников; kи – коэффициент использования наибольшего электроприемника.
Расчет покажем на примере узла 1 (РП-1). От РП-1 питаются:
- токарно-револьверный станок, 3 шт;
- токарно-винторезный станок, 3 шт;
- вентилятор, 1 шт;
- таль электрическая, 1 шт.
1. Разбиваем данное оборудование на две группы:
группа А: токарно-револьверные станки, токарно-винторезные станки, таль электрическая;
группа Б: вентилятор.
В группе А выделяем подгруппы:
станки мелкие (с установленной мощностью до 5 кВт): токарно-винторезные станки с Руст=4,6 кВт;
станки крупные (с установленной мощностью более 5 кВт): токарно-револьверные станки с Руст=5,475 кВт;
передвижные приемники: таль электрическая.
Заносим данные в графу 1.
2. В графе 2 записываем количество электрооборудования.
3. Для заполнения граф 3 и 4 необходимо мощность электрооборудования группы А привести к ПВ=100%:
- токарно-винторезные станки:
;
- токарно-револьверные станки:
;
- таль электрическая:
.
В графе 3 под строкой итого по узлу 1 записываем наименьшую и наибольшую номинальные мощности электрооборудования: 0,54÷4,24 кВт; в графе 4 – суммарную номинальную мощность всех станков, присоединенных к РП-1:
.
4.
В графу 5 заносим значение
5. В графы 6 и 7 записываем значения kи и cosφотдельных групп электроприемников.
6. В графах 8 и 9 рассчитываем значения Рсм и Qсм:
группа А:
- станки мелкие:
,
.
- станки крупные:
,
.
- передвижные приемники:
,
.
группа Б:
- вентилятор:
,
.
7. Заполнив графы по отдельным электроприемникам, переходим к заполнению строки «итого по группе А». Графы 2, 3, 4, 5, 8, 9 заполняем аналогично.
Определяем kи:
.
Определяем
cosφ:
,
.
В графе 10 определяем nэ:
.
В графе 11 находим значение км в зависимости от значений kи и nэ. Используя таблицу 3.3 [9], kм=2,64.
Заполняем графы 12 и 13:
,
В группе Б:
,
8. Заполняем строку «итого по узлу 1» аналогично.
В графе 14 определяем расчетную полную мощность по узлу:
.
В графе 15 определяем расчетный ток:
.
Аналогично заполняются все узлы. Данные заносим в табл.2.2.
Таблица 2.2