Расчет установленной мощности: определение величины суммарных мощностей

Содержание

Примените регуляторы мощности

Имеется ряд электрических приёмников, потребляемую мощность которых можно и нужно регулировать. Это источники освещения (люстры, бра и т.д.), нагревательные приборы (полы с подогревом).

В цепь питания таких приёмников включают регуляторы мощности,содержащие тиристоры.

Регулируя момент отпирания тиристоров, изменяют величину тока электрических приёмников, а, значит, и потребляемую ими мощность.

Как правило, такое регулирование производится вручную, либо с помощью пульта дистанционного управления.

величина потребляемой мощностиразрешённой мощностирезервное питание

Источник резервного питания —это обычно дизельный генераторили газовый генератор ( по экономическим соображениям обычно применяют в качестве аварийного источника).

Включение генератора и переключение части секций или всей внутренней сети на резервное питание обычно происходит автоматически, но возможен и ручной режим

При этом важно, чтобы, во избежание короткого замыкания, внутренняя сеть вначале была отсоединена от питающей сети, а лишь затем подключена к генератору.. Резервное питание
в случае исчезновения электричества в питающей сети используется в качестве аварийного. Резервное питание в случае исчезновения электричества в питающей сети используется в качестве аварийного

Резервное питание в случае исчезновения электричества в питающей сети используется в качестве аварийного.

Очень важно правильно выбрать генератор
и знать, где установить генератор .
А от того, как выполнен , будет зависеть качество электроэнергии и надёжность системы резервного электроснабжения

Пример расчета

Составить представление о методике можно, например, на основе показателей работы завода, производящего пеллеты. Для каждого из используемых типов оборудования (мельницы разного назначения, барабан для сушки, аппарат для формирования гранул и т.д.) фиксируют планируемый и реальный объем перерабатываемого сырья в кубических метрах и на их основе считают коэффициент. Можно разделить месяц на три декады и сформировать статистику за каждую из них и за месяц в целом.

К примеру, наиболее производительной из используемых машин оказался барабан. Тогда значение коэффициента у него будет выше всего. Если требуется повысить производительность других типов станков, их нужно нагружать интенсивнее. Чем больше коэффициент у конкретного станка, тем большую нагрузку относительно своего потенциала он несет. 80-85% является хорошим показателем, но даже в этом случае допускается стремление к повышению ввиду наличия 15-20% запасной мощности.

Как повысить расчетную мощность

Если технические условия позволяют выделить дополнительную мощность, в этом случае на руки выдается соответствующее разрешение на выполнение электромонтажных работ. В итоге будет произведен ввод дополнительного кабеля необходимого сечения, определяемого специалистами. Это позволит выдерживать все предполагаемые нагрузки.

Однако на практике решение этой проблемы сопряжено с большими трудностями, прежде всего это связанными с согласованиями в различных структурах и инстанциях. Кроме того, дополнительные мощности отсутствуют и взять их просто негде. Существующие сети и так уже работают с полной нагрузкой. Иногда дополнительные мощности находятся в другом районе, что потребует прокладки к дому новой кабельной линии. Внутри дома также выполняется прокладка нового магистрального силового кабеля. Все изменения оформляются документально и фиксируются в техническом паспорте жилища.

Особые сложности возникают в домах старой постройки с однофазными линиями и отсутствующим заземлением. Здесь не поможет замена старой электропроводки на более новую, пропускная способность все равно останется старой и не позволит включать дополнительные приборы. В этом случае потребуется полная замена проводки на трехфазную линию с установкой всех необходимых защитных и распределительных устройств.

Планирование потребности в производственных мощностях (CRP)

Использование данных систем преследует цель повысить эффективность работы оборудования, команд сотрудников, конвейерных линий. Суть состоит в планировании и нахождении баланса загруженности для реализации плана по выпуску конечного продукта. Планировать необходимые объемы мощностей нужно для каждого типа производимой продукции с учетом структуры технологического процесса. Система генерирует отчет о расхождениях между необходимой загрузкой и представленными в наличии мощностями.

Планирование потребности в производственных мощностях

Коэффициент использования мощности – важный параметр, помогающий определить, какими возможностями для повышения эффективности обладает предприятие, отдельная производственная линия или единица оборудования. Проведение расчетов с его использованием поможет оптимизировать производство, выявить, какие оборудование и технологические процессы нуждаются в модернизации или замене.

Видео

При расчете электрических нагрузок важное значение имеет правильное определение нагрузки во всех элементах силовой сети. Завышение нагрузки может привести:. — к перерасходу проводникового материала;

— к перерасходу проводникового материала;

–к уменьшению пропускной способности электрической сети;

— невозможности обеспечения нормальной работы силовых ЭП.

Существуют несколько методов расчета электрических нагрузок

Расчет электрических нагрузок произвел по таблице 2 методом коэффициента использования и коэффициента расчетной нагрузки.

Таблица 2.6 — Электроприемники ШР1

Поз. на плане. Наименование ЭП	Кол. шт	Номинальная мощность, кВт	Коэф. использования К_и	Коэф. мощности cosj
Одного Р_н	Общая å Р_н
12,13- Продольно-фрезерный станок	0,14	0,5/1,73
14,15- Горизонтально – расточной станок	10,5
16 Агрегатно- расточной станок
17,18-Плоскошлифовальный станок
19-23 Кран консольный Пресс гидравлический	6,5	32,5,
Итого по ШР1	157,5

Все электроприемники (ЭП) напряжением до 1000 В разбивают по узлам питания с учетом их расположения на плане. Узлами питания в данном проекте приняты распределительные пункты типа ПР и распределительные шинопроводы. Исходные данные для расчета заполняются на основании технологических данных, а также данных приведенных в справочниках для индивидуальных ЭП . При этом:

-все ЭП узла питания группируются по категориям с одинаковыми k_и и tgj независимо от мощности ЭП. В каждой строке таблицы указываются ЭП одной категории;

— резервные ЭП, ремонтные сварочные трансформаторы и ЭП, работающие кратковременно не учитываются.

В механическом цеху установлены, в основном, металлообрабатывающие станки, которые приводятся в движение асинхронными двигателями.

Методику расчета привожу на примере ШР1.

Расчётные нагрузки других распределительных пунктов рассчитываются аналогично и для удобства пользования и наглядности приведены в таблице 2.7 Все ЭП, которые запитываются от ШР1 имеют одинаковый коэффициент использования и коэффициент мощности, что значительно упрощает расчет.

Суммарная активная мощность

Суммарная средняя активная мощность с учетом коэффициента использования:

Р_с = К_иР_ном (2.28)

где К_и – коэффициент использования группы ЭП

Р_ном– номинальная мощность группы ЭП

Р_с = 0,14 * 157,7 = 22,05 (кВт)

Средняя реактивная мощность:

Q_c = åР_сtgj(2.29)

где tgj — коэффициент реактивной мощности группы ЭП

Q_c₁ = 22,05 1,73 = 38,15 ( кВАр)

Эффективное число электроприёмников:

n_э=2 å Р_ном / Р_{ном мах}(2.30)

где Р_{ном мах} – номинальная мощность наиболее мощного ЭП.

n_э = 2 157,5/33 = 9,5

Средневзвешенный коэффициент использования

В зависимости от средневзвешенного коэффициента использования и эффективного числа ЭП напряжением до1000 В определяем по таблице коэффициент расчетной мощности

Расчётная активная мощность силовых ЭП определяется по формуле:

Р_р.с.= К_рå Р_с(2.32)

Р_р.с = 2,2 22,05= 48,51 ( кВт)

С учетом осветительной нагрузки аварийного освещения

Расчётная реактивная мощность силовых ЭП из условия, если n_э 2 +P_p 2

ПР 1

1,2,3,4- Сварочный аппарат
0,25
0,65/1,17
60,84
2,14
111,28
66,92
129,85
196,7

ПР2

5,6,7,8,9 – гальванические ванны
0,8
0,95/0,33
36,96
1,12
125,44
40,66
131,87
199,8

ПР3

10,11 Вентиляторы
0,65
0,85/0,62
8,06
1,33
17,29
8,87
19,43
29,44

ШР1

12,13- Продольно-фрезерн. станок

14,15- Горизон.-расточной станок
10,5

16- Агрегатно- расточн. станок

17,18-Плоскошлифов. станок

19,20,21,22,23 Кран консольный
6,5
32,5

157,5
0,14
0,5/1,73
22,1
38,15
9,5
2,2
48,51
41,97

Аварийное освещение
1,08
0,35

49,59
42,32
65,19
98,77

ШР2

24,25 Агрегатно- расточн. станок

26 Токарно-шлифовальн. станок

27,28,29,30Радиально-верлильный
5,2
20,8

31,32 Алмазно-расточн. станок

74,4
0,14
0,5/1,73
10,4
18,02
10,6
2,1
22,92
18,02

Рабочее освещение
17,05
5,62

37,97
23,64
44,72
67,76

Итого по цеху
599,9
0,54
341,57
182,41
387,22
586,7

I_р =

По расчётному току выбираем трансформаторы тока, выключатели нагрузки установленные на линейных панелях РУ- 0,4 кВ, питающие кабели и аппараты защиты.

— расчетная активная мощность – 341,57кВт;

— расчетная реактивная мощность – 182,41квар

Расчетная мощность общественных зданий

В целом для общественных зданий применяется формула:

Р = Ргр х k x а, где:

Ргр – установленная мощность группы приемников в кВт,
k – коэффициент одновременности для этой группы,
a – коэффициент использования номинальной мощности для данной группы приемников.

Оба коэффициента находятся в специальных таблицах.

С учетом фактора спроса на электроэнергию используется другое выражение:

Р = Kс х Ргр, где Kc – коэффициент спроса (определяется по таблице).

Величина Кс для нежилых объектов колеблется от 0,2-0,4 до 1.

В методе коэффициента спроса расчетная нагрузка не зависит только от количества установленных приемников. Это связано с различными коэффициентами спроса. Для больших объектов с множеством разнообразного оборудования следует принимать меньшие значения Кс.

В непромышленных зданиях: офисах, школах, больницах, театрах, гостиницах и т. д., где доминируют осветительные приемники и нагревательные устройства, предполагают, что cos φ = 1.

Расчетная мощность здания коммунального хозяйства (котельные, насосные станции) должна определяться на основе данных каталога изготовителей электрических устройств, планируемых к установке, в соответствии со следующими формулами:

реактивная мощность одного приемника:

Q1 = tg φ х Р1.

для группы:

Q = Кс х Qгр, где:

для Qгр складываются все вычисленные значения отдельных приемников,
Кс – коэффициент спроса.

активный мощностной показатель для группы:

Р = Kс х Ргр.

общая мощность:

S = √(Р² + Q²).

Важно!
Исходя из приведенных значений мощностей, вычисляется tg φ для группы: tg φ = Q/P. Если его значение больше указанного в технических условиях для подключения, принимается решение о компенсации реактивной мощности

Для трансформаторной подстанции, с которой будут питаться жилые и коммунальные здания, расчетная мощность определяется:

S =√(P² + Рз² + Рос²) + (Q² + Qз² + Qос²), где:

P и Q – показатели для зданий коммунального хозяйства;
Рз и Qз – для жилых зданий;
Рос и Qос – для установок уличного освещения.

Электрическая мощность

Для подсчёта мощности нам понадобятся формулы закона Ома и знание трёх важнейших параметров.

Сила тока — электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника в единицу времени

Эта величина является очень важной при расчёте мощности, так как в основе её расчёта лежит работа, совершенная в единицу времени

Например, за 10 секунд через поперечное сечение проводника прошёл электрический заряд, равный 100 кулон. Для нахождения этой величины необходимо разделить заряд на время. Результат будет равен 10 ампер.

Сопротивление — величина, которая характеризует свойства проводника по препятствию прохождению электрического тока. Для управления напряжением в электрические цепи вводят элементы сопротивления — резисторы. Эта величина измеряется в Омах.

Например, ток в цепи равен 10 ампер, а сопротивление равно 20 Ом. Соответственно, для нахождения напряжения перемножим эти показатели. В результате мы получаем 200 вольт.

Сетевая мощность / Фактическая мощность

Встречаются два понятия — сетевая мощность и фактическая мощность, которые по сути означают одно и то же.

Разница лишь в том, что

фактическая мощность используется для расчета резервируемой мощности, а
сетевая мощность используется для расчета стоимости услуг по передаче электроэнергии на двухставочном тарифе.

Для общего понимания, давайте посмотрим на упрощенный пример расчета фактической мощности (пошаговый расчет по этой ссылке).

И так, берем часы пиковой нагрузки вашего региона, как правило, они попадают на интервал между 8:00 утра и 21:00 вечера.

Берем почасовое потребление предприятия за первые рабочие сутки месяца в часы пиковой нагрузки, то есть с 8:00 утра до 21:00 вечера.

Допустим максимальное потребление на вашем предприятии было с 10:00 до 11:00 и составляло150 кВт*ч.

Соответственно, сетевая мощность (фактическая мощность) за первые сутки равна 150 кВт.

Таким же образом находим сетевую мощность за каждые рабочие сутки за месяц.

Суммируем сетевую мощность за месяц и делим на количество рабочих дней месяца.

Сетевая мощность (Фактическая мощность) = сумма максимальной мощности по рабочим дням / количество рабочих дней

Пусковые токи электроприборов с реактивной нагрузкой

Не следует забывать, что при запуске оборудования, содержащего электродвигатель (насос, компрессор), его «пусковой ток» в 3-5 раз превышает номинальное значение. Соответственно, в этот момент происходит пропорциональный пусковому току «скачок» нагрузки в 3-5 раз.

При выборе стабилизатора или ИБП следует обязательно учитывать пусковые токи защищаемого оборудования и подбирать аппарат по максимальному, пусковому значению мощности.

Например, если для электродрели с активной мощностью в 700 Вт купить стабилизатор на 1 кВт, то в момент запуска он будет отключаться по причине перегруза. В данном случае необходимо изделие минимум с трехкратным превышением по мощности:

700 Вт × 3 = 2,1 кВт.

Узнать больше про ИБП с двойным преобразованием.

Негативное воздействие реактивной нагрузки

Реактивная нагрузка не выполняет никакой полезной работы. Колебания реактивной составляющей от источника к потребителю только вызывают паразитные потери. Кроме того, промышленные предприятия обязаны платить за отпущенную им реактивную энергию. Это вызвано тем, что в большинстве своём приёмники энергии – электродвигатели и трансформаторы. Количество потреблённого электричества (кВт⋅ч) не всё идёт на полезную работу, а оплачивать нужно и её реактивную составляющую.

Решить эту проблему помогут конденсаторные компенсационные установки. Ведь если включить параллельно индуктивной нагрузке ёмкостную, то можно свести действие паразитных токов к минимуму. На подстанциях, питающих потребителей, устанавливаются такие установки.

Что такое «выделенная мощность электроэнергии»?

Если объяснять значение это термина простым языком, то выделенная (или разрешенная) мощность это максимально допустимая нагрузка на сеть потребителя. Она устанавливается в соответствии с действующими нормами и указывается в договоре электроснабжения.

Тем, кто хочет детально разобраться в этом вопросе, должен иметь представление о присоединенной, установленной, единовременной и разрешнной мощности. Дадим краткое определение каждой из них:

Присоединенная, под данным термином подразумевается суммарная установленная мощность всех электроприемников, запитаных от сети потребителя.
Установленная – номинальная активная мощность, указанная в технической документации к электрооборудованию, то есть та, при которой устройства потребителя будут работать в штатном режиме.
Единовременная – расчетная величина потребляемой мощности оборудования электроустановки за определенное время.
Выделенная (разрешенная) – максимальна единовременная мощность, которую потребитель может подключить к сети энергоснабжающей компании. Данный параметр указывается в ТУ на присоединение энергопринимающих объектов и в договоре между потребителем и организацией, поставляющей электроэнергию.

Понятие об установленной и расчетной мощности

Установленная мощность соответствует номинальным величинам и является фиксированным техническим показателем установки или системы. Для предприятий ее можно регулировать, например, снятием с эксплуатации части электроустановок. Данная величина применяется для характеристики:

отдельного предприятия и здания;
отраслевой группы;
географической области и всей страны.

Под значением установленной мощности понимается активный мощностной показатель или полный.

Одним из основополагающих факторов во время проектирования электрической установки является расчет мощности, необходимой для долговременной и бесперебойной ее работы. Когда определяют, что такое расчетная мощность, имеют в виду именно эту величину.

Значения установленной и расчетной мощности связаны между собой при выполнении различных проектных работ. Величина расчетной мощности обычно определяется на основе установленной мощности (т.е. суммы номинальных мощностей потребителей электроэнергии, имеющихся в рассматриваемой части электроустановки) после принятия определенных коэффициентов для одновременного включения этих нагрузок.

Пиковая мощность – это самая высокая средняя загрузка, измеренная или рассчитанная за определенный промежуток времени (например, в течение дня, недели, месяца, года). Чаще всего период охватывает один год.

Важно!
Пиковый мощностной показатель является основой для выбора энергетического оборудования с точки зрения нагрева рабочим током, определяет настройки применяемой защиты. На этапе проектирования обычно предполагается, что расчетная мощность равна пиковой, и берется фиксированный коэффициент мощности

На этапе проектирования обычно предполагается, что расчетная мощность равна пиковой, и берется фиксированный коэффициент мощности.

Расчетная мощность определяется, исходя из следующих зависимостей:

максимальный расчетный ток:

I = P /√3 х U cos φ.

tg φ = Q/Р;
расчетная общая мощность:

S = √(Р² + Q²).

Выделенная мощность и вводной автомат

В соответствии со значением выделенной мощности в электрощите, куда поступает внешний силовой кабель электросети, устанавливается соответствующий вводной автомат (или автоматический выключатель), который размещается сразу после электросчетчика.

Устройство представляет собой коробку с выключателем, предназначенную для защиты всей электропроводки дома от перегрузки и токов короткого замыкания, а также общего отключения его электропитания от внешней линии. Как правило, после вводного автомата, ставятся дополнительные автоматические выключатели на различные виды нагрузок.

Вводные автоматы могут быть однополюсными, двухполюсными (используются в однофазных электросетях) и трёхполюсными (применяются в трёхфазной сети и позволяют отключать каждую фазу). Например, при разрешенной мощности 5,5 кВт в электрощите будет установлен вводной автомат на 25 А (С25). В интернете можно легко найти таблицы, в которых указана разрешенная мощность каждой модели автоматического выключателя.

Механическая мощность

Механическая мощность не имеет отношения к электричеству. Здесь суть заключается в том, что работа выполняется под действием определённой силы. В основном это сила внешнего воздействия. Так, механическая мощность — это работа, выполняемая в единицу времени.

Например, кран поднимает тяжёлый груз. Для этого он прикладывает силу, которая по модулю больше, чем гравитационная сила. Давайте разберём два возможных случая расчёта:

Груз поднимается с одинаковой скоростью.
Груз поднимается с ускорением, равным 1 метру, делённым на секунду в квадрате.

Работа — это произведение силы и расстояния, на которое был перемещён объект под действием этой силы.

Предположим, что масса груза равна 50 килограмм. Так как груз движется с постоянной скоростью, его сила тяжести равна 500 ньютон. Кран поднял груз на высоту 100 метров. Соответственно, работа, которую совершил кран, равна произведению пятисот ньютон и ста метров. Получаем результат, равный 50 тыс. Джоулей.

Предположим, что кран осуществлял работу по подъёму груза в течение 50 секунд. Для расчёта его мощности разделим 50 тыс. джоулей на время, равное пятидесяти секундам, и получим 1 тыс. Джоулей. Так, за одну секунду кран тратил 1 тыс. джоулей энергии для совершения работы, а значит, его мощность равна 1 тыс. Ватт.

Давайте теперь рассмотрим случай, в котором груз поднимается с ускорением 1 метр, делённый на секунду в квадрате. В таком случае груз будет доставлен в точку назначения примерно за 13 секунд.

Для перемещения груза с таким ускорением, крану необходимо прикладывать силу, равную 550 ньютон. Перемножим значение этой силы на 100 метров. Получим 55 тыс. Джоулей. Это энергия, которую израсходовал кран для поднятия этого груза с ускорением на высоту 100 метров. Далее, разделим 55 тыс. Джоулей на 13 секунд и получим примерно 4200 Джоулей секунду. В случае с ускорением мощность работы крана составила 4200 Ватт.

При движении с ускорением кран выполняет работу гораздо быстрее. Соответственно, эффективность труда становится гораздо выше. Именно механическая мощность и является показателем этой эффективности.

Мощность в цепи переменного электрического тока

Электроприборы, подключаемые к электросети работают в цепи переменного тока, поэтому мы будем рассматривать мощность именно в этих условиях. Однако, сначала, дадим общее определение понятию.

Мощность — физическая величина, отражающая скорость преобразования или передачи электрической энергии.

В более узком смысле, говорят, что электрическая мощность – это отношение работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Если перефразировать данное определение менее научно, то получается, что мощность – это некое количество энергии, которое расходуется потребителем за определенный промежуток времени. Самый простой пример – это обычная лампа накаливания. Скорость, с которой лампочка превращает потребляемую электроэнергию в тепло и свет, и будет ее мощностью. Соответственно, чем выше изначально этот показатель у лампочки, тем больше она будет потреблять энергии, и тем больше отдаст света.

Поскольку в данном случае происходит не только процесс преобразования электроэнергии в некоторую другую (световую, тепловую и т.д.), но и процесс колебания электрического и магнитного поля, появляется сдвиг фазы между силой тока и напряжением, и это следует учитывать при дальнейших расчетах.

Смотрите это видео на YouTube

Расчет мощности лампочек

Подбор мощности ламп накаливания зависит от желаемой величины освещённости жилого помещения. Одна лампочка мощностью 100 Вт, работая в тёмное время суток не менее 12 часов, потребляет мощность 1,2 кВт. За месяц это составит 36 кВт, за год – не менее 432 кВт. Если лампочек в квартире 10 шт., то суммарное годовое потребление составит 4320 кВт. При цене за 1 кВт электроэнергии – 5 рублей, сумма получается приличная – 21000 рублей. Поэтому замена ламп накаливания на энергосберегающие источники света: светодиодные лампы, светодиодные ленты и им подобные, позволяет экономить средства. Кроме того, снижение мощности таких лампочек не снижает величины светового потока. Пониженное напряжение питания светодиодных лент также понижает величину потребляемой мощности.

Расчет необходимой мощности

Данный расчет понадобится, чтобы понять будет ли достаточным объем выделенной электрической мощности для квартиры или дома. Для этого понадобится рассчитать величину максимальной нагрузки, просуммировав соответствующие параметры всех электроустановок потребителя. Причем необходимо принимать в расчет все бытовые электроприборы, которые могут быть включены одновременно.

Как правило, вся необходимая информация указывается на наклейке, прилепленной к корпусу оборудования, или приведена в документации. В том случае, если наклейка стала нечитабельной, а технический паспорт потерялся, можно воспользоваться таблицей, где приведена типовая активная мощность бытового оборудования.

Таблица ориентировочной потребляемой мощности различной бытовой техники

Рассчитав суммарное потребление, не спешите считать работу завершенной, необходимо добавить резерв с учетом возможного увеличения нагрузки со временем. Как правило, размер резерва устанавливают в 20-30% от расчетных параметров.

Сложив эти две величины, мы получим результат, который можно сравнить с разрешенной мощностью. Если она окажется меньше расчетных нагрузок, имеет смысл задуматься о заявке на получение дополнительных 1 кВт или 3 кВт. Подробно о присоединении дополнительных киловатт будет рассказано ниже.