Výpočet elektrického zatížení
Stanovení maximálního zatížení metodou faktoru spotřeby
Tato metoda je nejjednodušší a scvrkává se na výpočet maximální aktivní zátěže pomocí vzorce:
Metodu koeficientu poptávky lze použít pro výpočet zatížení pro ty samostatné skupiny spotřebitelů elektřiny, dílny a podniky obecně, pro které existují údaje o hodnotě tohoto koeficientu (viz. Koeficienty pro výpočet elektrického zatížení).
Při výpočtu zatížení pro jednotlivé skupiny elektrických přijímačů se doporučuje tuto metodu použít pro ty skupiny, jejichž elektrické přijímače pracují s konstantním zatížením a s činitelem zatížení rovným (nebo blízkým) jedné, jako jsou elektromotory čerpadel, fanoušky a další.
Podle hodnoty P30 získané pro každou skupinu elektrických spotřebičů se určí reaktivní zatížení:
navíc tanφ je určeno cosφ charakteristikou dané skupiny elektrických spotřebičů.
Aktivní a reaktivní zatížení se pak sečtou samostatně a zjistí se celkové zatížení:
Zatížení ΣP30 a ΣQ30 jsou součty maximálních hodnot pro jednotlivé skupiny elektrických spotřebičů, přičemž ve skutečnosti musí být určeno maximální množství. Při určování zatížení úseku sítě s velkým počtem různých skupin elektrických přijímačů je proto třeba zavést součinitel kombinování maxim KΣ, tzn.
Hodnota KΣ se pohybuje v rozmezí 0,8 až 1 a při výpočtu zatížení v celém závodě jako celku se obvykle bere spodní hranice.
Pro samostatné elektrické přijímače vysoký výkon, stejně jako pro uživatele energie, zřídka nebo dokonce poprvé v projekční praxi, by měly být faktory poptávky identifikovány objasněním skutečných faktorů zatížení společně s technology.
Stanovení maximálních zatížení metodou dvojitého vyjádření
Tuto metodu navrhl Ing. DS Livshits nejprve pro stanovení návrhového zatížení pro elektromotory jednotlivého pohonu kovoobráběcích strojů a poté byl rozšířen na další skupiny elektrických přijímačů.
Podle této metody je půlhodinové maximální aktivní zatížení pro skupinu elektrických spotřebičů se stejným provozním režimem určeno výrazem:
kde Рn — instalovaný výkon největších spotřebitelů energie, b, c — koeficienty, které jsou konstantní pro určitou skupinu spotřebitelů energie ve stejném provozním režimu.
Podle fyzikálního smyslu první člen výpočtového vzorce určuje průměrný výkon a druhý - dodatečný výkon, který se může objevit během půl hodiny v důsledku shody maximálního zatížení jednotlivých elektrických spotřebičů skupiny . Proto:
Z toho vyplývá, že pro malé hodnoty Pp oproti Ru, což se děje u velkého počtu elektrických přijímačů víceméně stejného výkonu, K30 ≈ CP, a druhý člen výpočtového vzorce lze v takových případech zanedbat, za předpokladu P30 ≈ bPp ≈ Psr.cm. Naopak u malého počtu elektrických přijímačů, zejména pokud se výrazně liší výkonem, se vliv druhého členu ve vzorci stává velmi významným.
Výpočty pomocí této metody jsou těžkopádnější než pomocí metody faktoru poptávky. Proto je použití metody dvojího vyjádření oprávněné pouze pro skupiny spotřebitelů energie pracující s proměnnou zátěží a s nízkými spínacími koeficienty, u kterých koeficienty odběru buď vůbec chybí, nebo mohou vést k chybným výsledkům. Zejména lze např. doporučit použití této metody pro elektromotory kovoobráběcích strojů a pro elektrické odporové pece malého výkonu s periodickým zatěžováním výrobků.
Metoda pro stanovení plného zatížení S30 pomocí této metody je podobná metodě popsané pro metodu faktoru spotřeby.
Stanovení maximálních zátěží metodou efektivního počtu spotřebičů energie.
Efektivním počtem elektrických přijímačů se rozumí počet přijímačů, výkonově stejných a homogenních v provozním režimu, který určuje stejnou hodnotu vypočteného maxima jako skupina přijímačů s různým výkonem a provozním režimem.
Efektivní počet spotřebitelů energie je určen výrazem:
Určuje se největší slunce a faktor využití odpovídající této skupině elektrických přijímačů, podle referenčních tabulek maximální faktor KM a poté půlhodinové maximum aktivní zátěže.
Pro výpočet zatížení každé skupiny elektrických přijímačů se stejným provozním režimem má stanovení PE smysl pouze tehdy, pokud se elektrické přijímače zařazené do skupiny výrazně liší výkonem.
Se stejným výkonem p elektrické přijímače zařazené do skupiny
tj. efektivní počet elektromotorů se rovná skutečnému počtu. Proto se při stejných nebo mírně odlišných kapacitách elektrických spotřebičů skupiny doporučuje určit CM podle skutečného počtu spotřebičů.
Při výpočtu zatížení pro několik skupin elektrických přijímačů je nutné určit průměrnou hodnotu koeficientu využití pomocí vzorce:
Metoda efektivního počtu elektrických přijímačů je použitelná pro jakoukoli skupinu elektrických přijímačů, včetně přerušovaně ovládaných elektrických přijímačů. V druhém případě se instalovaný výkon Ru sníží na pracovní cyklus = 100 %, tzn. na nepřetržitý provoz.
Metoda efektivního počtu uživatelů je lepší než ostatní metody, protože při určování zátěže se podílí maximální faktor, který je funkcí počtu uživatelů.Jinými slovy, tato metoda počítá maximum ze součtu zatížení jednotlivých skupin, a ne součet maxim, jako je tomu např. u metody vyhledávacích koeficientů.
Pro výpočet jalové složky zatížení Q30 ze zjištěné hodnoty P30 je nutné určit tanφ. Za tímto účelem je nutné vypočítat průměrné zatížení pro každou skupinu elektrických spotřebičů a určit tanφ z poměru:
Vrátíme-li se k definici PE, je třeba poznamenat, že při velkém počtu skupin a různých kapacitách jednotlivých elektrických přijímačů ve skupinách se zjištění ΣPy2 ukazuje jako prakticky nepřijatelné. Proto se pro stanovení pe používá zjednodušená metoda v závislosti na relativní hodnotě afektivního počtu elektrických přijímačů pe = ne / n.
Toto číslo lze zjistit z referenčních tabulek v závislosti na poměrech:
kde n1 je počet elektrických přijímačů, z nichž každý má kapacitu alespoň polovinu výkonu nejvýkonnějšího elektrického přijímače, ΣPupg1 je součet instalovaných výkonů těchto elektrických přijímačů, n — počet všech elektrických spotřebičů , ΣPу — součet instalovaných výkonů všech elektrických spotřebičů.
Stanovení maximálního zatížení na základě konkrétních norem spotřeby elektřiny na jednotku výroby
Mít informace o plánované produktivitě podniku, dílny nebo technologické skupiny přijímačů a pro měrná spotřeba činné energie na jednotku výroby, můžete vypočítat maximální půlhodinové aktivní zatížení pomocí výrazu,
kde Wyd je měrná spotřeba energie na tunu produktu, ME roční produkce, Tm.a — roční počet hodin používání maximální aktivní zátěže.
V tomto případě se plné zatížení určí na základě váženého průměrného ročního účiníku:
Tento způsob výpočtu lze použít pro hrubé stanovení zatížení pro podniky jako celek nebo pro jednotlivé dílny, které vyrábějí hotové výrobky. Pro výpočet zatížení jednotlivých úseků elektrických sítí se použití této metody zpravidla ukazuje jako nemožné.
Specifické případy stanovení maximálních zátěží s počtem spotřebičů energie do pěti
Počítání zatížení skupin s malým počtem spotřebitelů energie lze provést následujícími zjednodušenými způsoby.
1. Pokud jsou ve skupině dva nebo tři elektrické přijímače, lze jako vypočtené maximální zatížení brát součet jmenovitého výkonu elektrických přijímačů:
a proto
U elektrických přijímačů, které jsou homogenní co do typu, výkonu a způsobu provozu, je přípustný aritmetický součet celkových výkonů. Pak,
2. Pokud je ve skupině čtyři nebo pět elektrických přijímačů stejného typu, výkonu a provozního režimu, lze maximální zatížení vypočítat na základě průměrného činitele zatížení a v tomto případě lze předpokládat aritmetický součet celkových výkonů být:
3. Při stejném počtu různých typů elektrických přijímačů je třeba vypočítané maximální zatížení brát jako součet součinů jmenovitého výkonu elektrických přijímačů a zátěžových faktorů charakteristických pro tyto elektrické přijímače:
a proto:
Stanovení maximálních zátěží za přítomnosti skupiny, společně s třífázovými, také jednofázovými spotřebiči el.
Pokud celkový instalovaný výkon stacionárních a mobilních jednofázových elektrických přijímačů nepřesáhne 15% celkového výkonu třífázových elektrických přijímačů, pak lze celou zátěž považovat za třífázovou, bez ohledu na stupeň rovnoměrnosti rozvodu jednofázových zátěží ve fázích.
V opačném případě, tj. pokud celkový instalovaný výkon jednofázových spotřebičů překročí 15 % celkového výkonu třífázových spotřebičů, musí být rozdělení jednofázových zátěží po fázích provedeno tak, aby co největší je dosaženo stupně uniformity.
Když se to podaří, lze počítání zátěže provést obvyklým způsobem, ale pokud ne, pak je třeba provést počítání pro nejvíce zatíženou fázi. V tomto případě jsou možné dva případy:
1. všechny jednofázové elektrické spotřebiče jsou připojeny na fázové napětí,
2. mezi jednofázové elektrické přijímače jsou i takové, které jsou připojeny na síťové napětí.
V prvním případě musí být pro instalovaný výkon odebírána třetina jejich skutečného výkonu pro skupiny třífázových elektrických přijímačů (pokud existují), pro skupiny jednofázových elektrických přijímačů - výkon připojený k nejvíce zatížené fázi.
Podle takto získaných fázových výkonů se vypočte maximální zatížení nejvíce zatížené fáze každým ze způsobů a poté vynásobením 3 se určí zatížení třífázového vedení.
Ve druhém případě lze nejvíce zatíženou fázi určit pouze výpočtem průměrných výkonů, pro které musí být jednofázové zátěže připojené k síťovému napětí přivedeny do odpovídajících fází.
Redukovaný na fázi a je činný výkon jednofázových přijímačů připojených například mezi fázemi ab a ac určen výrazem:
V souladu s tím jalový výkon takových přijímačů
zde Рab, Ras jsou výkony připojené k síťovému napětí, respektive mezi fázemi ab a ac, p (ab) a, p (ac) a, q (ab) a, q (ac) a, jsou koeficienty přivedení zátěže připojené k síťovému napětí k fázi A.
Kruhovým přeskupením indexů lze získat výrazy, které dávají sílu každé fázi.