Factores que afectan la magnitud y el gráfico de la carga recibida de un grupo de consumidores eléctricos

La carga resultante en cada elemento de una instalación eléctrica (línea, transformador, generador), por regla general, no es igual a la suma de las potencias nominales de los receptores eléctricos conectados y no es un valor constante. En su mayor parte, la carga cambia continuamente en el tiempo desde un cierto máximo hasta un mínimo, dependiendo del modo de carga de cada uno de los receptores eléctricos conectados y el grado de coincidencia de sus períodos de conmutación.

Según el modo tecnológico horario de carga cada consumidor de electricidad, incluso dentro de un ciclo de operación, cambia constantemente. Los picos de carga son diferentes en magnitud y duración. Estos son reemplazados por huecos, y durante los períodos de frenado, los motores en algunos casos pasan de ser consumidores de electricidad a generadores, entregando la energía de frenado a la red.

Por lo tanto, incluso si todos los consumidores de electricidad se encendieran simultáneamente y funcionaran a plena carga, incluso entonces la carga resultante, por regla general, no puede ser un valor constante e igual a la suma fuerza nominal todos los electrodomésticos asociados. Pero además, hay una serie de otros factores que determinan la naturaleza variable de la carga resultante y su reducción adicional.

Potencia nominal o instalada del receptor eléctrico esta es la potencia indicada por el fabricante en su pasaporte, es decir, la potencia para la que está diseñado el receptor eléctrico y que puede desarrollar o consumir durante un tiempo prolongado en determinadas condiciones ambientales a la tensión nominal y el modo de funcionamiento para el que está esta diseñado.

Para motores eléctricos, la potencia nominal se expresa en kilovatios aplicados al eje. De hecho, la potencia consumida por la red es mayor con la cantidad de pérdidas. Para otros consumidores de electricidad, la potencia nominal se expresa en kilovatios o en kilovoltio-amperios consumidos por la red (ver — Por qué la potencia del transformador se mide en kVA y el motor en kW).

Para evitar errores, es necesario identificar los coeficientes de diseño al examinar las instalaciones existentes, así como al diseñar nuevas instalaciones, resumir la potencia nominal de los consumidores eléctricos expresada en las mismas unidades de medida. Se acordó que deberían expresarse en kilovatios nominales de operación continua.

En este caso: para los motores eléctricos, se suman las potencias nominales, no la potencia consumida por los mismos de la red; es decir, se desprecia la eficiencia de los motores eléctricos, ya que no puede afectar significativamente los resultados debido a la pequeña diferencia de valores, y dado que los coeficientes calculados se revelan a instalaciones existentes con la misma suposición; la potencia nominal de los receptores eléctricos con funcionamiento continuo, expresada en kilovoltios-amperios, se convierte en kilovatios según los datos del pasaporte a un factor de potencia nominal.

Aunque las dimensiones estándar de las máquinas y dispositivos tecnológicos están estandarizadas, incluso para la producción a gran escala y las líneas automáticas con un proceso tecnológico constante, no es posible elegir máquinas que coincidan exactamente según la capacidad nominal para una determinada unidad tecnológica.

Además, no es posible hacer esto en instalaciones con un proceso tecnológico variable, para las cuales las máquinas son seleccionadas deliberadamente por los tecnólogos, teniendo en cuenta la productividad necesaria, aunque rara, máxima y "x" en ciertos períodos de producción.

En tales instalaciones, las máquinas solo están parcialmente cargadas y, a veces, están completamente inactivas. Motor electrico si es necesario, son calculados por el fabricante - el proveedor de la máquina según su capacidad nominal y seleccionados del rango estándar de potencias nominales del motor con una cierta reserva. Por lo tanto, incluso cuando la máquina está funcionando a plena capacidad, su motor eléctrico rara vez tiene una carga nominal.

Cuando la máquina se usa en una unidad de proceso que no está a su capacidad nominal, su motor eléctrico a menudo funciona con una subcarga significativa.

Reemplace un motor eléctrico tan subcargado el personal operativo en su mayor parte no tiene la oportunidad, ya que, en primer lugar, no se excluye tal reestructuración del proceso tecnológico, en el que la máquina estará completamente cargada, y en segundo lugar, las máquinas modernas se entregan completas con motores y equipos de control, instalados especialmente para ellos (incorporados, bridados, de eje común, engranajes especiales, dispositivos de regulación, etc.), lo que requeriría una flota extremadamente grande de motores de repuesto y equipos de varias capacidades para reemplazar.

Cualquier mecanismo tiene inevitablemente períodos de inactividad para descargar, cargar, repostar, cambiar herramientas y piezas y limpiar. también se detiene para reparaciones preventivas y básicas planificadas.

En instalaciones con un gran número de mecanismos, donde las relaciones tecnológicas entre los mecanismos no están claramente expresadas, es decir. donde no hay un flujo continuo de materiales o productos procesados ​​de un mecanismo a otro, y por lo tanto los mecanismos funcionan prácticamente de forma independiente unos de otros, dichas paradas se realizan secuencialmente, durante la operación de otros mecanismos, y esto afecta significativamente la naturaleza y magnitud de la carga resultante.

Además de los motores eléctricos de los accionamientos principales, existen una gran cantidad de motores para dispositivos auxiliares que mecanizan operaciones auxiliares: para girar las piezas de la máquina durante su ajuste, para descargar y cargar, para recoger residuos, girar válvulas, traspasar compuertas, etc.

El propósito principal de estos motores y otros receptores eléctricos similares (p. ej., imanes, calentadores, etc.) es que no puedan encenderse y funcionar cuando el motor primario está funcionando. Esto también afecta significativamente la magnitud y naturaleza de la carga resultante.

Debido a la combinación de estas razones, incluso en una planta que trabaja rítmicamente a plena capacidad y con mecanismos bien adaptados para su trabajo, la carga resultante, en su mayor parte, varía continuamente dentro de límites que son solo una pequeña parte de la suma de las potencias nominales de todos los consumidores eléctricos conectados.

El valor de esta participación depende no solo de la naturaleza de la producción (del proceso tecnológico), la organización del trabajo y los modos de operación de los mecanismos individuales, sino, por supuesto, de la cantidad de receptores eléctricos conectados. Cuanto mayor sea el número de receptores eléctricos que funcionen de forma independiente, menor será la parte de la suma de sus potencias nominales como consecuencia de la carga.

En algunos casos, incluso en instalaciones que funcionan bastante rítmicamente a pleno rendimiento, la carga resultante no puede ser más del 15-20% de la suma de las potencias nominales de los receptores eléctricos conectados y esto de ninguna manera puede servir como un indicador de mal uso de la maquinaria de proceso y equipos eléctricos.

Es evidente por lo dicho que la determinación correcta de las cargas de diseño es de suma importancia. Esto determina, por un lado, la posibilidad de operación confiable y continua de la unidad tecnológica diseñada con toda su capacidad de producción y máxima productividad, y por otro lado, la cantidad de costos de capital, el consumo de materiales y equipos muy valiosos para la construcción de la parte eléctrica de la instalación y la eficiencia económica de su trabajo.

Estrictamente hablando, todo el arte de un ingeniero eléctrico, inventando las formas económicas más confiables y, además, de operación simple, de suministrar energía a la instalación proyectada, todas las soluciones de circuitos, cálculos para la selección de cables, aparatos, equipos, convertidores y transformadores, todo esto puede reducirse a cero debido al hecho de cargas de diseño definidas incorrectamente, que sirven como base para todos los cálculos y decisiones posteriores.

A la hora de diseñar nuevas instalaciones, en muchos casos es recomendable e incluso necesario prever con antelación una reserva de capacidad de generadores, transformadores, aparatos y cableados, teniendo en cuenta la ampliación prevista de la instalación. Sobre esta base, a veces se argumenta que no hay una necesidad particular de esforzarse por una determinación más o menos precisa de las cargas de diseño, ya que el margen en ellas nunca duele.

Tales declaraciones son incorrectas. En ausencia de los cálculos adecuados, nunca se puede estar seguro carga de diseño no será subestimada y la instalación eléctrica diseñada podrá satisfacer las necesidades de la empresa. Tampoco podemos estar seguros de que los inventarios no resulten ser excesivos.

Además, las existencias ocultas en errores de cálculo nunca se pueden contabilizar. Cuando sea necesario, las existencias obviamente requeridas se agregarán a las existencias ocultas.

Como resultado de tales cálculos, el inventario total siempre será excesivo, los costos de capital serán excesivamente altos y la planta operará de manera antieconómica. Por lo tanto, las cargas de diseño siempre deben calcularse con el mayor cuidado posible, y las reservas necesarias deben agregarse a ellas solo de manera deliberada y juiciosa, y no aplicando factores de diseño aleatorios que crean reservas ocultas.