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第七讲 负荷计算(第二章)

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发表于 2015-8-17 08:19:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
第七讲  负荷计算(第二章)
当我们为一台或一组电动机选配开关、变压器、电缆和功率因数补偿电容时,首先要知道这一台或一组电动机的功率和电流,计算一台或一组电动机的功率和电流叫做负荷计算。负荷计算是正确选择开关、变压器、选择电缆截面的基础。
负荷计算要计算的参数有三个:一是负荷的有功计算功率,用Pca表示,它是负荷在运行时实际需要的长时最大有功功率,单位是千瓦(kW)。二是负荷的视在计算功率,用Sca表示,它是负荷在运行时实际需要的长时最大视在功率,单位是千伏安(kVA),用来选择变压器容量。三是最大长时工作电流,用Ica表示,它是一台或一组电动机在实际运行时的最大长时电流,单位是安(A),用来选择开关和电缆截面。
一、负荷计算
下面,我们分三种情况讨论负荷计算的方法:
1.一台电动机的负荷计算
通常我们能够从铭牌知道一台电动机的额定功率PN 和额定电流IN ,则
Pca = PN
Ica = IN
在生产现场常常会只知道电动机的额定功率和额定电压,而不知道额定电流,这就需要迅速的估算电动机的额定电流,估算公式如下:
当电动机额定电压为380V时,         IN = 2PN
当电动机额定电压为660V时,         IN = 1.15PN
当电动机额定电压为1140V时,        IN = 0.66PN
当电动机额定电压为6kV时,          IN = 0.1PN
当电动机额定电压为10kV时,         IN = 0.058PN
公式中的PN 单位是kW。
例2-1:有一台额定电压为660V,额定功率为40kW的电动机,试估算其额定电流。
解:当电动机额定电压为660V时,IN = 1.15PN ,把额定功率等于40kW代入公式,
IN = 1.15 * 40 = 46(A)
2.一组电动机的负荷计算
设一组电动机有n台,每台的额定功率已知为PN1、PN2、PN3···PNn。则总额定功率为:
ΣPN = PN1 + PN2 +PN3 +···+ PNn
但是这一组电动机在生产运行时,一般不会同时工作,同时工作的电动机也不会同时满载,因此实际需要的功率Pca总小于ΣPN 。
Pca =Kde ΣPN
Sca =Pca /cosφ
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.gif
式中:UN —额定电压,kV;
Kde—需用系数;cosφ —该组电动机的功率因数。均可由表2-2查得。
表2-2   煤矿各组用电设备的需用系数和加权平均功率因数
用电设备名称
需用系数
  
Kde
功率因数file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.gif
tanφ
sinφ
备  注
井底
  
车场
无主排水泵
  
有主排水泵
0.6~0.7
  
0.75~0.85
0.7
  
0.8
1
  
0.75
0.7
  
0.6
  
  
无机组缓倾斜工作面
0.4~0.6
0.6
1.33
0.8
有机组缓倾斜工作面
0.6~0.75
0.6~0.7
1.33~1
0.8~0.7
综采工作面 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif
  
普通机械化工作面file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image008.gif
急倾斜采煤工作面
0.6~0.65
0.6~0.7
1.33~1
0.8~0.7
煤巷掘进工作面
0.3~0.4
0.6
1.33
0.8
有掘进机时file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image010.gif=0.5, file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.gif=0.6~0.7
  
  
  
架线式电机车
  
蓄电池电机车
  
输送机和绞车
  
井下照明
0.4~0.7
  
0.8
  
0.6~0.7
  
1
0.9
  
0.9
  
0.7
  
1
0.48
  
0.48
  
1
  
0
0.44
  
0.44
  
0.7
  
0
日光灯file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.gif= 0.6
注:式中file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif——用电设备组中容量最大一台电动机的额定功率;
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image014.gif——用电设备组额定功率之和。
例2-2:一个缓倾斜炮采工作面,供电电压660V,有SGB-40T 刮板输送机5台,额定功率40kW;BRW80/20乳化液泵站2台(一台工作,一台备用),额定功率30 kW;JH-8回柱绞车2台,额定功率7.5 kW,小水泵2台,额定功率5.5kW,JD-11.4调度绞车2台,额定功率11.4 kW;煤电钻2台,额定功率1.2kW。试计算该工作面的负荷(Pca、Sca和Ica)。
解:1.   ΣPN = PN1 + PN2 + PN3 +···+ PNn
=5*40+30+2*7.5+2*5.5+2*11.4+2*1.2
=281.2 kW
2. 查表2-2,缓倾斜炮采工作面Kde取0.5,cosφ取0.6,
3.  Pca =Kde ΣPN
=0.5*281.2=140.6 kW
4.      file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.gif
          =140.6/(1.732*0.66*0.6)
           =205(A)
5.   Sca =Pca/cosφ=140.6/0.6=234(KVA)
练习2-1:有一个炮掘工作面,额定电压660V,有SGB-20T 刮板输送机4台,额定功率20kW;BRW80/20乳化液泵站2台(一台工作,一台备用),额定功率30 kW;小水泵2台,额定功率5.5kW,JD-11.4调度绞车2台,额定功率11.4 kW;煤电钻1台,额定功率1.2kW。试计算该工作面的负荷(Pca、Ica和Sca)。
解:1.   ΣPN = PN1 + PN2 + PN3 +···+ PNn
=4*20+30+2*5.5+2*11.4+1.2
=145 kW
2. 查表2-2,Kde取0.4,cosφ取0.6,
3.  Pca =Kde ΣPN
=0.4*145=58 kW
4.
      file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.gif
          =58/(1.732*0.66*0.6)
           =85(A)
5.   Sca =Pca/cosφ=58/0.6=97(KVA)
3.多组用电设备的负荷计算
当选择一个变电所的变压器、开关或电缆时,就需要计算变电所多组用电设备负荷的总功率和总电流。步骤如下:
1.计算各组的ΣPN;
2.查表选取各组的Kde、 cosφ和tan φ。
3.计算各组的Pca和Qca(无功功率);
Pca=Kde ΣPN
Qca= Pcatan φ
4.计算PcaΣ和QcaΣ。
PcaΣ = Pca1+ Pca2+Pca3……
QcaΣ = Qca1 +Qca2 +Qca3……
5.计算Sca
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image016.gif
例2-3 设例2-1采煤工作面和例2-2的掘进工作面由一台变压器供电,试计算变压器的总负荷。
解:已知:采煤工作面Pca1=140.6 kW, cosφ1=0.6,tgφ1=1.33;
则Qca1= Pca1tgφ1=140.6*1.33=187kvar千乏
掘进工作面Pca2 =58kW,cosφ2=0.6,tgφ2=1.33。
则Qca2= Pca2tgφ2=58*1.33=77kvar
PcaΣ = Pca1+ Pca2=140.6+58=198.6kW
QcaΣ = Qca1 +Qca2 =187+77=264kvar
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image018.gifkVA
需选用400kVA的KBSG-400/6/0.693矿用隔爆型干式变压器。
二、功率因数补偿电容计算
1.提高功率因数的意义
由于工矿企业使用大量的感应电动机和变压器等用电设备,因此供电系统除供给有功功率外,还需供给大量的无功功率,造成企业的功率因数偏低,一般只有0.7左右。功率因数偏低,会增大负荷电流,增大损耗,占用设备容量。我国电力部门实行电费奖惩制度,一般对于file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image020.gif的用户给予奖励,而对于file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image022.gif的用户给予罚款。为此必须提高工矿企业用户的功率因数。
2.提高功率因数的方法
目前工矿企业广泛采用并联电容器进行无功功率的补偿。
1.电容器补偿容量的计算
设补偿前负荷的有功功率为file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image024.gif,功率因数角为file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image026.gif,补偿后功率因数角要求达到file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image028.gif,则所需补偿电容器容量file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image030.gif为
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image032.gif                (2-8)
2.电容器台(柜)数的确定
电容器的额定电压应当与其接入的电网工作电压相适应,由于电容器实际补偿容量与其工作电压的平方成正比,因而电容器台数N可按下式计算:
每相所需电容器台数为:
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image034.gif                            (2-10)
式中  file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image036.gif——单台电容器的额定容量,kvar;
由于电容器一般分为两组,分别接在两段母线上,因而n应取与计算值相等或稍大的偶数。
当选择自动补偿电容柜时,只要选择电容柜的容量大于QC即可。





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发表于 2017-10-8 14:17:15 | 显示全部楼层
看不太明白
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发表于 2016-1-7 10:42:47 | 显示全部楼层
不错的,谢谢!
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发表于 2015-8-19 09:05:27 | 显示全部楼层
公式显现不好哟
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发表于 2015-8-18 08:05:03 | 显示全部楼层
学习了  公式显现不好哟 谢谢楼主
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