Faktory ovlivňující velikost a graf přijímané zátěže od skupiny elektrických spotřebičů

Výsledné zatížení každého prvku elektrické instalace (vedení, transformátor, generátor) se zpravidla nerovná součtu jmenovitých výkonů připojených elektrických přijímačů a není konstantní hodnotou. Zatížení se většinou plynule mění v čase od určitého maxima k minimu v závislosti na režimu zatížení každého z připojených elektrických přijímačů a na míře shody jejich spínacích period.

V závislosti na technologickém režimu nabíjecí plán každý spotřebitel elektřiny se i v rámci jednoho cyklu provozu neustále mění. Špičky zatížení se liší velikostí a dobou trvání. Ty jsou nahrazeny poklesy a během období brzdění se motory v některých případech mění ze spotřebičů elektřiny na generátory, které dodávají brzdnou energii do sítě.

Proto, i kdyby všichni spotřebitelé elektřiny byli současně zapnuti a pracovali při plném zatížení, pak ani potom výsledné zatížení zpravidla nemůže být konstantní a rovné součtu jmenovitá síla všechny související elektrické spotřebiče. Ale kromě toho existuje řada dalších faktorů, které určují proměnlivý charakter výsledné zátěže a její další snižování.

Jmenovitý nebo instalovaný výkon elektrického přijímače jedná se o výkon uvedený výrobcem v jeho pasu, tedy výkon, pro který je elektrický přijímač navržen a který může vyvíjet nebo dlouhodobě spotřebovávat za určitých podmínek prostředí při jmenovitém napětí a provozním režimu, pro který je je navržen.

U elektromotorů je jmenovitý výkon vyjádřen v kilowattech aplikovaných na hřídel. Ve skutečnosti je výkon spotřebovaný sítí větší s množstvím ztrát. Pro ostatní spotřebitele elektřiny je jmenovitý výkon vyjádřen v kilowattech nebo v kilovoltampérech spotřebovaných sítí (viz — Proč se výkon transformátoru měří v kVA a motor v kW).

Aby se předešlo chybám, je nutné při zkoumání stávajících instalací identifikovat návrhové koeficienty, stejně jako při navrhování nových instalací, shrnout jmenovitý výkon elektrických spotřebičů vyjádřený ve stejných měrných jednotkách. Bylo dohodnuto, že by měly být vyjádřeny v nominálních kilowattech nepřetržitého provozu.

V tomto případě: u elektromotorů se jmenovité výkony sčítají, nikoli výkon jimi spotřebovaný ze sítě; jinými slovy, účinnost elektromotorů je zanedbávána, protože nemůže významně ovlivnit výsledky kvůli malému rozdílu hodnot a protože vypočtené koeficienty jsou odhaleny stávajícím instalacím se stejným předpokladem; jmenovitý výkon elektrických přijímačů s nepřetržitým provozem, vyjádřený v kilovoltampérech, se přepočítává na kilowatty podle pasových údajů při jmenovitém účiníku.

Standardní rozměry technologických strojů a zařízení jsou sice standardizované, ale ani pro velkosériovou výrobu a automatické linky s konstantním technologickým procesem nelze vybrat stroje přesně odpovídající dle jmenovité kapacity pro daný technologický celek.

Navíc to není možné dělat v instalacích s proměnlivým technologickým postupem, pro které jsou stroje záměrně vybírány technology s přihlédnutím k potřebnému, byť ojedinělému maximu a „x produktivitě v určitých obdobích výroby.

V takových instalacích jsou stroje zatíženy pouze částečně a někdy jsou zcela nečinné. Elektromotory v případě potřeby jsou počítány výrobcem - dodavatelem stroje podle jeho jmenovité kapacity a vybírány ze standardního rozsahu jmenovitých výkonů motoru s určitou rezervou. Proto, i když stroj pracuje na plný výkon, jeho elektromotor má zřídka jmenovité zatížení.

Když je stroj používán v procesní jednotce, která nedosahuje své jmenovité kapacity, jeho elektromotor často pracuje se značným nedostatečným zatížením.

Vyměňte takový nedostatečně zatížený elektromotor obsluhující personál z velké části nemá příležitost, protože za prvé není vyloučena taková restrukturalizace technologického procesu, při které bude stroj plně zatížen, a za druhé jsou moderní stroje dodávány kompletní s motory a řídicím zařízením, k nim speciálně instalované (vestavěné, přírubové, společné hřídele, speciální převody, regulační zařízení atd.), což by vyžadovalo extrémně velký vozový park náhradních motorů a zařízení různých kapacit k výměně.

Jakýkoli mechanismus má nevyhnutelně období prostojů pro vykládání, nakládání, doplňování paliva, výměnu nástrojů a dílů a čištění. Také se zastaví na plánované preventivní a základní opravy.

V instalacích s velkým počtem mechanismů, kde nejsou jasně vyjádřeny technologické vztahy mezi mechanismy, tzn. tam, kde nedochází k nepřetržitému toku zpracovávaných materiálů nebo výrobků od mechanismu k mechanismu, a tudíž mechanismy fungují prakticky nezávisle na sobě, jsou takovéto zastávky prováděny sekvenčně, za chodu jiných mechanismů, což výrazně ovlivňuje povahu a rozsah výsledné zatížení.

Kromě elektromotorů hlavních pohonů existují velký počet motorů pro pomocná zařízení, která mechanizují pomocné operace: pro otáčení částí stroje při jeho seřizování, pro vykládání a nakládání, pro shromažďování odpadu, otáčení ventilů, překládání šoupátek atd.

Primární účel těchto motorů a jiných podobných elektrických přijímačů (např. magnetů, topných těles atd.) je takový, že je nelze zapnout a spustit, když je hnací motor v chodu. To také výrazně ovlivňuje velikost a charakter výsledného zatížení.

Díky kombinaci těchto důvodů, dokonce i v závodě, který pracuje rytmicky na plný výkon a mechanismy dobře přizpůsobené jejich práci, výsledné zatížení se z větší části plynule mění v mezích, které jsou pouze malou částí součtu jmenovitých výkonů všech připojených elektrických spotřebičů.

Hodnota tohoto podílu závisí nejen na charakteru výroby (na technologickém postupu), organizaci práce a režimech činnosti jednotlivých mechanismů, ale samozřejmě na počtu připojených elektrických přijímačů. Čím větší je počet samostatně pracujících elektrických přijímačů, tím menší je část součtu jejich jmenovitých výkonů v důsledku zatížení.

V některých případech, dokonce i v instalacích pracujících zcela rytmicky při plném výkonu, výsledné zatížení může být maximálně 15-20% součtu jmenovitých výkonů připojených elektrických přijímačů a to v žádném případě nemůže sloužit jako indikátor špatného využívání procesních strojů a elektrických zařízení.

Je to zřejmé z toho, co bylo řečeno správné stanovení návrhového zatížení je nanejvýš důležité. To určuje na jedné straně možnost spolehlivého, nepřetržitého provozu navrženého technologického celku při jeho plné výrobní kapacitě a maximální produktivitě a na straně druhé výši investičních nákladů, spotřebu velmi cenných materiálů a zařízení pro konstrukci elektrické části instalace a ekonomickou efektivitu její práce.

Přísně vzato veškeré umění elektrotechnika, vymýšlení nejspolehlivějších a navíc provozně jednoduchých, ekonomických způsobů napájení projektované instalace, všech obvodových řešení, výpočtů pro výběr vodičů, přístrojů, zařízení, měničů a transformátory, to vše lze snížit na nulu kvůli skutečnosti nesprávně definovaných návrhových zatížení, která slouží jako základ pro všechny následné výpočty a rozhodnutí.

Při projektování nových instalací je v mnoha případech vhodné a dokonce nutné předem počítat s rezervou ve kapacitě generátorů, transformátorů, přístrojů a vodičů s ohledem na očekávané rozšíření instalace. Na tomto základě se někdy tvrdí, že není zvláštní potřeba usilovat o více či méně přesné stanovení návrhových zatížení, protože rezerva v nich nikdy neublíží.

Taková prohlášení jsou nesprávná. Bez řádných výpočtů si nikdy nemůžete být jisti návrhové zatížení nebude podceněna a navržená elektroinstalace bude schopna uspokojit potřeby podniku. Také si nemůžeme být jisti, že zásoby nebudou nadměrné.

Také zásoby skryté v chybných výpočtech nelze nikdy zaúčtovat. V případě potřeby budou zjevně požadované zásoby přidány ke skrytým zásobám.

V důsledku takových výpočtů budou celkové zásoby vždy nadměrné, investiční náklady nepřiměřeně vysoké a provoz závodu bude nehospodárný. Návrhová zatížení by proto měla být vždy počítána s největší možnou pečlivostí a nutné rezervy by se k nim měly přidávat pouze záměrně a uvážlivě, nikoli aplikací náhodných návrhových faktorů, které vytvářejí skryté rezervy.