Cálculo de cargas eléctricas.
Determinación de las cargas máximas por el método del factor de demanda
Este método es el más simple y se reduce a calcular la carga activa máxima utilizando la fórmula:
El método del coeficiente de demanda se puede utilizar para calcular cargas para aquellos grupos separados de consumidores de electricidad, talleres y empresas en general, para los cuales hay datos sobre el valor de este coeficiente (ver Coeficientes para el cálculo de cargas eléctricas).
Al calcular las cargas para grupos individuales de receptores eléctricos, se recomienda utilizar este método para aquellos grupos cuyos receptores eléctricos funcionan con una carga constante y con un factor de trabajo igual a (o cercano a) uno, como motores eléctricos de bombas, aficionados y otros.
Según el valor de P30 obtenido para cada grupo de consumidores eléctricos, se determina la carga reactiva:
además, tanφ está determinado por la característica cosφ de un grupo dado de consumidores eléctricos.
Luego, las cargas activa y reactiva se suman por separado y se obtiene la carga total:
Las cargas ΣP30 y ΣQ30 son las sumas de los valores máximos para grupos individuales de consumidores eléctricos, mientras que, de hecho, se debe determinar la cantidad máxima. Por lo tanto, al determinar las cargas de una sección de red con una gran cantidad de diferentes grupos de receptores eléctricos, se debe introducir el coeficiente de combinación de los máximos KΣ, es decir
El valor de KΣ está en el rango de 0,8 a 1, y el límite inferior generalmente se toma cuando se calculan las cargas en toda la planta como un todo.
Para receptores eléctricos separados alta potencia, así como para los usuarios de energía, rara vez o incluso por primera vez en la práctica de diseño, los factores de demanda deben identificarse aclarando los factores de carga reales junto con los tecnólogos.
Determinación de las cargas máximas por el método de la doble expresión
Este método fue propuesto por el Ing. DS Livshits inicialmente para determinar las cargas de diseño para motores eléctricos del accionamiento individual de máquinas metalúrgicas, y luego se extendió a otros grupos de receptores eléctricos.
Según este método, la carga activa máxima cada media hora para un grupo de consumidores eléctricos con el mismo modo de funcionamiento está determinada por la expresión:
donde Рn — capacidad instalada de los mayores consumidores de energía, b, c — coeficientes que son constantes para un determinado grupo de consumidores de energía bajo el mismo modo de operación.
Según el sentido físico, el primer miembro de la fórmula de cálculo determina la potencia promedio y el segundo, la potencia adicional que puede ocurrir dentro de media hora como resultado de la coincidencia de la carga máxima de los consumidores eléctricos individuales del grupo. . Por lo tanto:
Se sigue que para valores pequeños de Pp en comparación con Ru, lo que sucede con un gran número de receptores eléctricos de más o menos la misma potencia, K30 ≈ CP, y el segundo término de la fórmula de cálculo puede despreciarse en tales casos, suponiendo P30 ≈ bPp ≈ Psr.cm. Por el contrario, con un pequeño número de receptores eléctricos, especialmente si difieren mucho en potencia, la influencia del segundo término en la fórmula se vuelve muy significativa.
Los cálculos con este método son más engorrosos que con el método del factor de demanda. Por lo tanto, el uso del método de doble expresión está justificado solo para grupos de consumidores de energía que operan con una carga variable y con coeficientes de conmutación bajos, para los cuales los coeficientes de demanda están ausentes o pueden conducir a resultados erróneos. En particular, por ejemplo, es posible recomendar el uso de este método para motores eléctricos de máquinas metalúrgicas y para hornos de resistencia eléctrica de pequeña potencia con carga periódica de productos.
El método para determinar la carga completa S30 con este método es similar al descrito para el método del factor de demanda.
Determinación de cargas máximas por el método del número efectivo de consumidores de energía.
Se entiende por número efectivo de receptores eléctricos el número de receptores, iguales en potencia y homogéneos en modo de funcionamiento, que determina el mismo valor del máximo calculado como un conjunto de receptores con distinta potencia y modo de funcionamiento.
El número efectivo de consumidores de energía está determinado por la expresión:
Se determina el sol mayor y el factor de utilización correspondiente a este grupo de receptores eléctricos, según las tablas de referencia, el factor máximo de KM y luego el máximo de media hora de la carga activa.
Para calcular la carga de cada grupo de receptores eléctricos con el mismo modo de funcionamiento, la determinación de PE tiene sentido solo si los receptores eléctricos incluidos en el grupo difieren significativamente en potencia.
Con la misma potencia p receptores eléctricos incluidos en el grupo
es decir. el número efectivo de motores eléctricos es igual al número real. Por lo tanto, con capacidades iguales o ligeramente diferentes de los consumidores de energía del grupo, se recomienda determinar el CM de acuerdo con el número real de consumidores de energía.
Al calcular la carga para varios grupos de receptores eléctricos, es necesario determinar el valor promedio del factor de utilización utilizando la fórmula:
El método del número efectivo de receptores eléctricos es aplicable a cualquier grupo de receptores eléctricos, incluidos los receptores eléctricos de funcionamiento intermitente. En este último caso, la potencia instalada Ru se reduce al ciclo de trabajo = 100%, es decir al funcionamiento continuo.
El método del número efectivo de usuarios es mejor que los otros métodos porque el factor máximo, que es una función del número de usuarios, está involucrado en la determinación de la carga.En otras palabras, este método calcula el máximo de la suma de las cargas de los grupos individuales, y no la suma de los máximos, como es el caso, por ejemplo, con el método del coeficiente de búsqueda.
Para calcular el componente reactivo de la carga Q30 a partir del valor encontrado de P30, es necesario determinar tanφ. Para este propósito, es necesario calcular la carga promedio para cada grupo de consumidores eléctricos y determinar tanφ a partir de la relación:
Volviendo a la definición de PE, cabe señalar que con un gran número de grupos y diferentes capacidades de receptores eléctricos individuales en los grupos, encontrar ΣPy2 resulta prácticamente inaceptable. Por lo tanto, se utiliza un método simplificado para determinar pe en función del valor relativo del número afectivo de receptores eléctricos pe = ne / n.
Este número se encuentra en las tablas de referencia, dependiendo de las proporciones:
donde n1 es el número de receptores eléctricos, cada uno de los cuales tiene una capacidad de al menos la mitad de la potencia del receptor eléctrico más potente, ΣPupg1 es la suma de las potencias instaladas de estos receptores eléctricos, n — el número de todos los consumidores eléctricos , ΣPу — la suma de las potencias instaladas de todos los consumidores eléctricos.
Determinación de cargas máximas en base a normas específicas de consumo eléctrico por unidad de producción
Disponer de información sobre la productividad prevista de la empresa, taller o grupo tecnológico de receptores y para consumo específico de energía activa por unidad de producción, puede calcular la carga activa máxima cada media hora usando la expresión,
donde Wyd es el consumo de energía específico por tonelada de producto, ME la producción anual, Tm.a — el número anual de horas de uso de la carga activa máxima.
En este caso, la carga completa se determina en base al factor de potencia anual promedio ponderado:
Este método de cálculo se puede utilizar para determinar aproximadamente las cargas para empresas en su conjunto o para talleres individuales que producen productos terminados. Para calcular las cargas en secciones individuales de redes eléctricas, el uso de este método, por regla general, resulta imposible.
Casos específicos de determinación de las cargas máximas con el número de consumidores de energía hasta cinco
El conteo de cargas de grupos con una pequeña cantidad de consumidores de energía se puede hacer de las siguientes formas simplificadas.
1. Si en el grupo hay dos o tres receptores eléctricos, se puede tomar como carga máxima calculada la suma de las potencias nominales de los receptores eléctricos:
y por lo tanto
Para receptores eléctricos que sean homogéneos en tipo, potencia y modo de operación, se permite la suma aritmética de las potencias totales. Entonces,
2. Si hay cuatro o cinco receptores eléctricos del mismo tipo, potencia y modo de operación en el grupo, la carga máxima se puede calcular en base al factor de carga promedio, y en este caso se puede asumir la suma aritmética de las potencias totales. ser:
3. Con igual número de tipos diferentes de receptores eléctricos, la carga máxima calculada debe tomarse como la suma de los productos de la potencia nominal de los receptores eléctricos y los factores de carga característicos de estos receptores eléctricos:
y por lo tanto:
Determinación de cargas máximas en presencia de un grupo, junto con consumidores de electricidad trifásicos, también monofásicos.
Si la potencia total instalada de los receptores eléctricos monofásicos fijos y móviles no supera el 15% de la potencia total de los receptores eléctricos trifásicos, entonces toda la carga puede considerarse trifásica, independientemente del grado de uniformidad de la distribución. de cargas monofásicas en fases.
En caso contrario, es decir, si la potencia total instalada de los consumidores monofásicos supera el 15% de la potencia total de los receptores trifásicos, la distribución de las cargas monofásicas por fases deberá realizarse de forma que la mayor se logra un grado de uniformidad.
Cuando esto tiene éxito, el conteo de carga se puede realizar de la manera habitual, pero si no, entonces se debe realizar el conteo para la fase más cargada. En este caso, dos casos son posibles:
1. todos los consumidores eléctricos monofásicos están conectados a tensión de fase,
2. Entre los receptores eléctricos monofásicos se encuentran también los que se conectan a tensión de red.
En el primer caso, para la potencia instalada, se debe tomar un tercio de su potencia real para grupos de receptores eléctricos trifásicos (si los hay), para grupos de receptores eléctricos monofásicos, la potencia conectada a la fase más cargada.
De acuerdo con las potencias de fase así obtenidas, se calcula la carga máxima de la fase más cargada en cada una de las vías y luego, multiplicándola por 3, se determina la carga de la línea trifásica.
En el segundo caso, la fase más cargada sólo puede determinarse calculando las potencias medias para las que deben llevarse a las fases correspondientes las cargas monofásicas conectadas a la tensión de red.
Reducida a la fase a, la potencia activa de los receptores monofásicos conectados, por ejemplo, entre las fases ab y ac, viene determinada por la expresión:
En consecuencia, la potencia reactiva de tales receptores
aquí Рab, Ras son las potencias conectadas a la tensión de línea, respectivamente entre las fases ab y ac, p (ab) a, p (ac) a, q (ab) a, q (ac) a, son los coeficientes de traer las cargas, conectadas a la tensión de línea, a la fase A.
Al reorganizar circularmente los índices, se pueden obtener expresiones para dar la potencia a cada fase.