工廠的電力負(fù)荷及其計算

工廠的電力負(fù)荷及其計算第一頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)工廠的電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線一、工廠電力負(fù)荷的分級及其對供電電源的要求“電力負(fù)荷”又稱電力負(fù)載。在不同的場合可以有不同的含義。負(fù)荷的兩種含義：

1、用電的用戶或設(shè)備

2、功率或電流第二頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日這類負(fù)荷在供電突然中斷時將造成人身傷亡的危險，或造成重大設(shè)備損壞且難以修復(fù)，或給國民經(jīng)濟帶來極大損失。

一級負(fù)荷二級負(fù)荷三級負(fù)荷要求由兩個獨立電源供電。而對特別重要的一級負(fù)荷，應(yīng)由兩個獨立電源供電。設(shè)置應(yīng)急電源。

這類負(fù)荷如果突然斷電，將造成生產(chǎn)設(shè)備局部破壞，或生產(chǎn)流程紊亂且難以恢復(fù)，工廠內(nèi)部運輸停頓，出現(xiàn)大量廢品或大量減產(chǎn)，因而在經(jīng)濟上造成一定損失。

二級負(fù)荷應(yīng)由雙回路供電，兩個回路應(yīng)盡可能引自不同的變壓器或母線段。

不屬于一級和二級負(fù)荷的電能用戶均屬于三級負(fù)荷。

對供電無特殊要求，允許較長時間停電，可采用單回路供電。

根據(jù)用戶對供電可靠性要求和中斷供電造成的損失或影響第三頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日名詞解釋雙電源：指兩路電源分別來自不同的發(fā)電廠；或一路電源來自發(fā)電廠，另一路電源來自區(qū)域變電站；或兩路電源均來自不同的區(qū)域變電站。雙回路：指兩路電源來自同一變電所的不同的母線分段。第四頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日工廠用電負(fù)荷的分級

序

號

車

間

用

電

設(shè)

備

負(fù)荷級別

1金屬加工車間價格昂貴、作用重大，稀有的大型數(shù)控機床一級價格貴，作用大，數(shù)量多的數(shù)控機床二級2鑄造車間沖天爐、鼓風(fēng)機、30t及以上的澆鑄起重機三級3熱處理車間井式爐專用淬火起重機、井式爐油槽抽油泵二級4鍛壓車間鍛造專用起重機、水壓機、高壓水泵、油壓機二級5電鍍車間大型電鍍用整流設(shè)備、自動流水作業(yè)生產(chǎn)線二級6模具成型車間隧道窯鼓風(fēng)機、卷揚機二級7層壓制品車間壓塑機及供熱鍋爐二級8線纜車間冷卻水泵、鼓風(fēng)機、潤滑泵、高壓水泵、水壓機、真空泵、液壓泵、收線用電設(shè)備、漆泵電加熱設(shè)備二級9空壓站單臺60m3/min以上空壓機二級有高位油箱的離心式壓縮機、潤滑油泵二級離心式壓縮機潤滑油泵一級小型機械類工廠中常用重要電力負(fù)荷的級別分類第五頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日二、用電設(shè)備的工作方式用電設(shè)備按其工作方式可分為三種：

（1）連續(xù)工作制（長期工作制）（2）短時工作制（短暫工作制）（3）斷續(xù)周期工作制（重復(fù)短暫工作制）第六頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日連續(xù)工作制（長期工作制）在規(guī)定的環(huán)境溫度下連續(xù)運行，設(shè)備任何部分溫升均不超過最高允許值，負(fù)荷比較穩(wěn)定。如通風(fēng)機水泵、空氣壓縮機、皮帶輸送機、破碎機、球磨機、攪拌機、電機車等機械的拖動電動機，以及電爐、電解設(shè)備、照明燈具等，均屬連續(xù)運行工作制的用電設(shè)備。第七頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日短時工作制（短暫工作制）

用電設(shè)備的運行時間短而停歇時間長，在工作時間內(nèi)，用電設(shè)備的溫升尚未達到該負(fù)荷下的穩(wěn)定值即停歇冷卻，在停歇時間內(nèi)其溫度又降低為周圍介質(zhì)的溫度，這是短暫工作的特點。如機床上的某些輔助電動機（如橫梁升降、刀架快速移動裝置的拖動電動機）及水閘用電動機等設(shè)備。這類設(shè)備的數(shù)量不多。第八頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日3.反復(fù)短時工作制這類設(shè)備周期性地時而工作，時而停歇，工作周期一般不超過10min。無論工作或停歇，均不足以使設(shè)備達到熱平衡，如電焊機和吊車電動機。通常用“暫載率”(又稱“負(fù)荷持續(xù)率”)來描述此類設(shè)備的工作特征。暫載率是指一個周期內(nèi)工作時間與工作周期的百分比值，用ε表示，即 (2-6)式中，T為工作周期；t為工作周期內(nèi)的工作時間；t0為工作周期內(nèi)的停歇時間。

反復(fù)短時工作制設(shè)備的額定容量，一般是對應(yīng)于某一標(biāo)準(zhǔn)暫載率的。第九頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日同一設(shè)備在不同的暫載率下工作時，其輸出功率是不同的。在計算其設(shè)備容量時，必須先轉(zhuǎn)換到一個統(tǒng)一的ε下。電焊設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)暫載率有50%、65%、75%、100%四種。一般用一次要超過5分鐘以上的用電設(shè)備，在設(shè)計時不考慮暫載率。起重電動機的標(biāo)準(zhǔn)暫載率有15%、25%、40%、60%四種。

第十頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日

三、負(fù)荷曲線

負(fù)荷曲線（loadcurve）是指用于表達電力負(fù)荷隨時間變化情況的函數(shù)曲線。在直角坐標(biāo)系中，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷（有功功率或無功功率）值，橫坐標(biāo)表示對應(yīng)的時間（一般以小時為單位）。

第十一頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日1．負(fù)荷曲線的分類按負(fù)荷對象分工廠負(fù)荷曲線車間負(fù)荷曲線某臺設(shè)備的負(fù)荷曲線按負(fù)荷的功率性質(zhì)分有功負(fù)荷曲線無功負(fù)荷曲線按表示的時間分年負(fù)荷曲線月負(fù)荷曲線日負(fù)荷曲線工作班負(fù)荷曲線按繪制方式分依點連成的負(fù)荷曲線梯形負(fù)荷曲線第十二頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日三.負(fù)荷曲線日負(fù)荷曲線日負(fù)荷曲線表示負(fù)荷在一晝夜24小時內(nèi)的變化曲線。圖2-1表示某工廠的日有功負(fù)荷曲線。第十三頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日第十四頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日日負(fù)荷曲線可用測量的方法繪制。繪制的方法有：(1)以某個監(jiān)測點為參考點，在24小時內(nèi)各個時刻記錄有功功率表的讀數(shù)，依點連成的負(fù)荷曲線，如圖2-1(a)所示；(2)通過接在供電線路上的電能表，每隔半小時將其讀數(shù)記錄下來，求出0.5小時的平均功率，再依次將這些點畫在坐標(biāo)上，連成階梯狀的負(fù)荷曲線，如圖2-1(b)所示。為便于計算，負(fù)荷曲線多繪成梯形。其時間間隔取得愈短，曲線愈能反映負(fù)荷的實際變化情況。第十五頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日年負(fù)荷曲線年負(fù)荷曲線反映負(fù)荷全年(8760小時)的變化情況，如圖2-2所示。年負(fù)荷曲線通常繪成年負(fù)荷持續(xù)時間曲線，如圖2-2(c)所示。它是根據(jù)某一年中具有代表性的夏日負(fù)荷曲線(見圖2-2(a))和冬日負(fù)荷曲線(見圖2-2(b))來繪制的。其中，夏日和冬日在全年中所占的天數(shù)應(yīng)視當(dāng)?shù)氐牡乩砦恢煤蜌鉁厍闆r而定。一般北方地區(qū)可近似認(rèn)為夏日165天，冬日200天；南方地區(qū)則可近似認(rèn)為夏日200天，冬日165天。繪制時以負(fù)荷使用時間為橫坐標(biāo)，按負(fù)荷大小依次排列，全年按8760小時計。從年負(fù)荷持續(xù)時間曲線能明顯看出：一個企業(yè)在一年內(nèi)不同負(fù)荷值所持續(xù)的時間，從而可以對系統(tǒng)進行分析。第十六頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日圖2-2年負(fù)荷持續(xù)時間曲線的繪制(a)夏日負(fù)荷曲線；(b)冬日負(fù)荷曲線；(c)年負(fù)荷持續(xù)時間曲線第十七頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日另一種形式的年負(fù)荷曲線是按全年每日最大負(fù)荷(通常取每日最大負(fù)荷的半小時平均值)來繪制的，如圖2-3所示。橫坐標(biāo)依次以全年12個月份的日期來分格。這種負(fù)荷曲線主要用來確定擁有多臺電力變壓器的用戶變電所在一年內(nèi)不同時期宜于投入幾臺運行，即所謂的經(jīng)濟運行方式，以降低電能損耗，提高供電的經(jīng)濟效益。負(fù)荷曲線對于從事供電設(shè)計和運行的人員來說是十分重要的，通過對負(fù)荷曲線的分析，可以更深入地掌握負(fù)荷變動的規(guī)律，從中獲得一些對設(shè)計和運行有用的資料。第十八頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日圖2-3年每日最大負(fù)荷曲線第十九頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日1．年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時數(shù)（1）年最大負(fù)荷Pmax年最大負(fù)荷Pmax是指在全年負(fù)荷最大的工作班內(nèi)，消耗電能最大的半小時的平均功率，也稱為半小時最大負(fù)荷，用P30表示（2）年最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax

年最大負(fù)荷利用小時數(shù)又稱為年最大負(fù)荷使用時間Tmax，它是一個假想時間，在此時間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷Pmax(或P30)持續(xù)運行一段時間后所消耗的電能，恰好等于該電力負(fù)荷全年實際消耗的電能。這段時間就是年最大負(fù)荷利用小時Tmax。。

第二十頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日

下圖為某廠年有功負(fù)荷曲線，此曲線上最大負(fù)荷Pmax就是年最大負(fù)荷，Tmax為年最大負(fù)荷利用小時數(shù)。P30=第二十一頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日

（2-3）

年最大負(fù)荷利用小時的大小表明了工廠消耗電能是否均勻，Tmax越大，則負(fù)荷越平穩(wěn)。它與工廠的生產(chǎn)班制有明顯的關(guān)系。一般地，一班制工廠Tmax=1800～3000h兩班制工廠Tmax=3500～4800h三班制工廠Tmax=5000～7000h年最大負(fù)荷利用小時數(shù)是用年耗電量比上所有用電設(shè)備的額定功率之和而得。負(fù)荷全年實際耗用電能第二十二頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日最大負(fù)荷利用小時的來由查《電氣工程基礎(chǔ)》（華中科技大學(xué)出版社）的最大負(fù)荷的表最大負(fù)荷利用小時是這樣寫的：******************************************************負(fù)荷類型年最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax/h******************************************************屋內(nèi)照明及生活用電2000～3000單班制工業(yè)企業(yè)1500～2500兩班制工業(yè)企業(yè)3000～4500三班制工業(yè)企業(yè)6000～7000農(nóng)業(yè)排灌用電1000～1500第二十三頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日2.平均負(fù)荷Pav

平均負(fù)荷Pav，就是電力負(fù)荷在一定時間t內(nèi)平均消耗的功率，也就是電力負(fù)荷在該時間內(nèi)消耗的電能W除以時間t的值，即Pav=W/t

年平均負(fù)荷為Pav=Wa/8760

第二十四頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日負(fù)荷系數(shù)KL負(fù)荷系數(shù)是指平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值，分有功負(fù)荷系數(shù)KaL和無功負(fù)荷系數(shù)KrL，也稱為負(fù)荷曲線填充系數(shù)。即

有時也用α表示有功負(fù)荷系數(shù)，用β表示無功負(fù)荷系數(shù)。一般工廠α=0.7~0.75，β=0.76~0.82。對于單個用電設(shè)備或用電設(shè)備組，負(fù)荷系數(shù)是指設(shè)備的輸出功率P和設(shè)備額定容量PN之比值，它表征該設(shè)備或設(shè)備組的容量是否被充分利用。即第二十五頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日第二十六頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日第二節(jié).三相用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定一.概述1.工廠配電系統(tǒng)的設(shè)計思路：①.工廠根據(jù)需要采購進各種電氣設(shè)備，每個電氣設(shè)備的銘牌上都標(biāo)有額定容量。②.將每一臺電氣設(shè)備的額定容量按規(guī)定進行換算至統(tǒng)一規(guī)定工作制下的額定容量（Pe)。③.將每臺的Pe相加得到總的設(shè)備容量∑Pe④∑Pe乘上相關(guān)系數(shù)得到計算負(fù)荷。⑤將計算負(fù)荷作為設(shè)計工廠配電系統(tǒng)的依據(jù)，從而合理選擇配電系統(tǒng)所有組成元件（如電力變壓器、開關(guān)、導(dǎo)線及電纜）。第二十七頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日2.計算負(fù)荷的概念通過負(fù)荷的統(tǒng)計計算求出的用來按發(fā)熱條件選擇供配電系統(tǒng)各元件的負(fù)荷值，稱為計算負(fù)荷。

在設(shè)計計算中取“半小時最大負(fù)荷P30(即年最大負(fù)荷Pmax)”作為計算負(fù)荷。原因：計算負(fù)荷實際上與從負(fù)荷曲線上測出的半小時最大負(fù)荷P30(Pmax)是基本相當(dāng)?shù)摹?/p>

第二十八頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日計算負(fù)荷與P30(Pmax)是基本相當(dāng)?shù)脑斀庖驗橹行〗孛?35mm2以下)的導(dǎo)線發(fā)熱時間常數(shù)T一般在10min以上，導(dǎo)體達到穩(wěn)定溫升的時間約為(3～4)T，即對多數(shù)導(dǎo)體發(fā)熱并達到穩(wěn)定溫升的時間約為30min。尖峰電流負(fù)荷值雖大，但持續(xù)時間很短，導(dǎo)體的溫升還未升高到相應(yīng)負(fù)荷的溫升，尖峰電流就已消失。所以只有持續(xù)30min以上的平均最大負(fù)荷值才可能構(gòu)成導(dǎo)體的最高溫升。故計算負(fù)荷與穩(wěn)定在半小時以上的最大負(fù)荷P30基本相當(dāng)。第二十九頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日在設(shè)計計算中取“半小時最大負(fù)荷P30(即年最大負(fù)荷Pmax)”作為計算負(fù)荷。1.供電系統(tǒng)對用電設(shè)備組提供負(fù)荷，假設(shè)該負(fù)荷讓組內(nèi)所有用電設(shè)備在實際運行中產(chǎn)生的溫升是設(shè)備允許最大溫升。而另一等效負(fù)荷產(chǎn)生的溫升也是設(shè)備允許最大溫升。2.中小截面導(dǎo)體的發(fā)熱時間常數(shù)τ一般在10min左右，而導(dǎo)體達到穩(wěn)定溫升需要(3-4)τ，即30min左右。所以用電設(shè)備產(chǎn)生允許最大溫升的時間即定為30min，即半小時。3.取設(shè)備的日負(fù)荷曲線時間間隔?t為30min。在日負(fù)荷曲線上找到“半小時最大平均負(fù)荷”P30，P30對設(shè)備產(chǎn)生溫升應(yīng)該等效于實際負(fù)荷對設(shè)備產(chǎn)生的允許最大溫升。4.所以P30從溫度的角度上講，它是一個等效負(fù)荷。這個等效負(fù)荷稱為計算負(fù)荷換種說法解釋計算負(fù)荷P30第三十頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日計算負(fù)荷的幾個常用電氣量和相應(yīng)單位P30----負(fù)荷的有功計算負(fù)荷單位：千瓦KWQ30----負(fù)荷的無功計算負(fù)荷單位：千乏kvarS30----負(fù)荷的視在計算負(fù)荷單位：千伏安kv·AI30----負(fù)荷的計算電流單位：安A第三十一頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日負(fù)荷計算的意義和目的

負(fù)荷計算主要是確定計算負(fù)荷，如前所述，若根據(jù)計算負(fù)荷選擇導(dǎo)體及電器，則在實際運行中導(dǎo)體及電器的最高溫升不會超過允許值。計算負(fù)荷是設(shè)計時作為選擇工廠供配電系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面、變壓器容量、開關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的依據(jù)。正確確定計算負(fù)荷意義重大，是供電設(shè)計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段。第三十二頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日2．負(fù)荷計算需要系數(shù)法二項式法需要系數(shù)是按照車間以上的負(fù)荷情況來確定的，適用于變、配電所的負(fù)荷計算。二項式系數(shù)法考慮了用電設(shè)備中幾臺功率較大的設(shè)備工作時對負(fù)荷影響的附加功率，一般適用于低壓配電分支干線和配電箱的負(fù)荷計算。負(fù)荷計算方法工廠計算負(fù)荷的確定需要系數(shù)法比較簡便因而廣泛使用。另外還有：利用系數(shù)法、形狀系數(shù)法、附加系數(shù)法.等負(fù)荷計算的方法第三十三頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日二.需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷1.需要系數(shù)的慨念

一個車間有很多臺用電設(shè)備，它們的負(fù)荷曲線都不相同。在進行負(fù)荷計算時，應(yīng)按其負(fù)荷曲線相同的特點對設(shè)備進行分組。

每組內(nèi)各設(shè)備的設(shè)備容量PN總和是該組總設(shè)備容量Pe：

Pe=∑PN.設(shè)備容量Pe算出后，還不能直接確定計算負(fù)荷P30。因為：同一用電設(shè)備組這些設(shè)備①不一定都同時運行，②運行的設(shè)備也不太可能都滿負(fù)荷，③設(shè)備本身有功率損耗，④配電線路有功率損耗。因此在確定設(shè)備組的計算負(fù)荷時，應(yīng)考慮一個系數(shù)，這個系數(shù)就叫需要系數(shù)。用Kd表示。即：

Pe×Kd=P30

(2-9)第三十四頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日確立需要系數(shù)的圖解第三十五頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日式中，Kd為需要系數(shù)，它的物理表達式為 (2-8)KΣ為設(shè)備組同時系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時運行的設(shè)備容量與全部設(shè)備容量之比KL為設(shè)備組負(fù)荷系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時的輸出功率與運行的設(shè)備容量之比ηe為設(shè)備組平均效率，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時的輸出功率與取用功率之比ηWL為配電線路平均效率，即配電線路在最大負(fù)荷時的末端功率(亦即設(shè)備組取用功率)與首端功率(亦即計算負(fù)荷)之比。因此，需要系數(shù)是由上述幾個影響計算負(fù)荷的因素綜合而成的一個系數(shù)。第三十六頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日實際上，上述系數(shù)對于成組用電設(shè)備是很難確定的。對一個生產(chǎn)企業(yè)來說，生產(chǎn)性質(zhì),工藝特點，加工條件，技術(shù)管理和勞動組織以及工人操作水平等因素，都對Kd有影響。Kd只能靠測量統(tǒng)計確定,見下表。表中列出了各種用電設(shè)備組的需要系數(shù)值。供設(shè)計人員在變動的系數(shù)范圍內(nèi)選用參考。第三十七頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日表2.2各用電設(shè)備組的需要系數(shù)Kd及功率因數(shù)

用電設(shè)備組名稱

需要系數(shù)Kd

二項式系數(shù)

最大容量設(shè)備臺數(shù)

功率因數(shù)ab小批量生產(chǎn)金屬冷加工機床大批量生產(chǎn)金屬冷加工機床小批量生產(chǎn)金屬熱加工機床大批量生產(chǎn)金屬熱加工機床

0.16～0.20.18～0.250.25～0.30.3～0.350.140.140.240.260.40.50.40.555550.50.50.60.651.731.731.331.17通風(fēng)機、水泵、空壓機

0.7～0.80.650.2550.80.75非聯(lián)鎖的連續(xù)運輸機械聯(lián)鎖的連續(xù)運輸機械0.5～0.60.65～0.70.40.60.20.2550.750.750.880.88鍋爐房和機加、機修、裝配車間的吊車鑄造車間吊車0.1～0.150.15～0.250.060.090.20.3330.50.51.731.73自動裝料電阻爐非自動裝料電阻爐小型電阻爐、干燥箱0.75～0.80.65～0.750.70.70.70.70.30.3—22—0.950.951.00.330.330高頻感應(yīng)電爐（不帶補償）工頻感應(yīng)電爐（不帶補償）電弧熔爐0.80.80.9—————————0.60.350.871.332.680.57點焊機、縫焊機對焊機0.350.35——————0.60.71.331.02自動弧焊變壓器單頭手動弧焊變壓器多頭手動弧焊變壓器0.50.350.4—————————0.40.350.352.292.682.68生產(chǎn)廠房、辦公室、實驗室照明變配電室、倉庫照明生活照明室外照明0.8～10.5～0.70.6～0.81————————————1.01.01.01.00000第三十八頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日設(shè)備功率的復(fù)習(xí)“功率三角形”是表示視在功率S、有功功率P和無功功率Q三者在數(shù)值上的關(guān)系三角形。由功率三角形可得P=ScosφQ=Ssinφ對于三相電路S=√3UI=√(P^2+Q^2)P=√3UIcosφQ=√3UIsinφU:線電壓有效值I：線電流有效值。第三十九頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日2.需要系數(shù)法計算公式

=S30sinφ2-102-112-122-132-9第四十頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日使用需要系數(shù)法計算時的幾點注意對于設(shè)備臺數(shù)為3臺及以下的用電設(shè)備組，其計算負(fù)荷宜取各設(shè)備功率之和；即：Kd=1P30=Pe。4臺用電設(shè)備組的計算負(fù)荷宜取設(shè)備功率之和乘以0.9的系數(shù)。對只有一臺電動機，因其本身功耗較大，宜?。盒枰禂?shù)適當(dāng)取大，COSφ也宜適當(dāng)取大。計算分支干線上用電設(shè)備組的計算負(fù)荷，需要系數(shù)適當(dāng)取大需要系數(shù)法適用于用電設(shè)備臺數(shù)較多、設(shè)備容量差別不大的場合。若用電設(shè)備組的設(shè)備臺數(shù)較少時，其計算結(jié)果往往偏小。即I30=IN第四十一頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日例1見教材P31.這只是連續(xù)工作制設(shè)備的計算負(fù)荷算法舉例。工廠還有其他工作制設(shè)備。它們的計算負(fù)荷該怎樣算？？第四十二頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日3.設(shè)備安裝容量的計算在每臺用電設(shè)備的銘牌上都有“額定功率”PN，但由于各用電設(shè)備的額定工作方式和工作條件不同，并且同一設(shè)備的額定容量在不同的暫載率下工作時，其輸出功率也不同。因此不能簡單地將銘牌上規(guī)定的額定功率直接相加，必須先將其換算為同一工作制下的額定功率，然后才能相加。經(jīng)過換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的“額定功率（額定容量）”稱為“設(shè)備安裝容量（設(shè)備容量）”Pe。連續(xù)工作制和短時工作制的設(shè)備容量:

設(shè)備容量Pe等于用電設(shè)備銘牌上的額定容量之和。Pe=PN第四十三頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日

2.反復(fù)短時工作制的用電設(shè)備設(shè)備容量Pe是將設(shè)備在不同暫載率下的銘牌額定容量換算到一個規(guī)定的暫載率下的容量，換算式為

式中，εN為對應(yīng)于銘牌額定功率PN的額定暫載率；ε為對應(yīng)于設(shè)備容量Pe的標(biāo)準(zhǔn)暫載率。第四十四頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日電焊機的容量換算要求設(shè)備容量統(tǒng)一換算到ε=100%，則換算后的設(shè)備容量為即

式中，PN為電焊機額定有功功率；SN為額定視在功率；εN為額定暫載率；ε100為其值為100%的暫載率(在計算中取1)；cosφ為額定功率因數(shù)。若其銘牌暫載率εN不等于100%時，應(yīng)進行換算第四十五頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日吊車電動機的容量換算要求容量統(tǒng)一換算到ε=25%，則換算后的設(shè)備容量為

式中，PN為額定有功功率；εN為額定暫載率；ε25為其值為25%的暫載率(在計算中取為0.25)。吊車電動機（包括電葫蘆、起重機、行車等）第四十六頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日電爐變壓器的設(shè)備容量電爐變壓器的設(shè)備容量電爐變壓器的設(shè)備容量是指在額定功率因數(shù)下的額定功率（kW），即：Pe=PN=SN·cosＮ

第四十七頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日

照明設(shè)備(1)白熾燈、鹵鎢燈的設(shè)備容量就是燈泡上標(biāo)出的額定功率。(2)熒光燈考慮鎮(zhèn)流器上的功耗，其設(shè)備容量應(yīng)為燈泡額定功率的1.2～1.3倍。(3)高壓汞燈考慮鎮(zhèn)流器的功耗，其設(shè)備容量應(yīng)為燈泡額定功率的1.1倍；自鎮(zhèn)式高壓汞燈設(shè)備容量與燈泡額定功率相等。(4)高壓納燈考慮鎮(zhèn)流器的功耗，其設(shè)備容量應(yīng)為燈泡額定功率的1.1倍。(5)金屬鹵化物燈考慮鎮(zhèn)流器的功耗，其設(shè)備容量應(yīng)為燈泡額定功率的1.1倍。第四十八頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日設(shè)備容量確定的總結(jié)斷續(xù)運行工作制電動機類負(fù)荷應(yīng)將其額定功率換算到ε=25%時的等效功率；起重電動機的標(biāo)準(zhǔn)暫載率有15%、25%、40%、60%四種。斷續(xù)運行工作制電焊機設(shè)備，應(yīng)統(tǒng)一換算到ε=100%：電焊設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)暫載率有50%、65%、75%、100%四種。照明設(shè)備的設(shè)備功率:白熾燈光源：Pe=PN;熒光燈光源：Pe=1.25PN高強氣體放電燈光源：Pe=1.1PN根據(jù)上述原則，再參考設(shè)備選型及工作制，計算總功率P，然后P/COS@,就是S了；100的變壓器，一般是100KVA可以帶80KW的負(fù)荷，然后變壓器最經(jīng)濟的運行點是帶是70%-80%負(fù)荷；第四十九頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日例2-1某小批量生產(chǎn)車間380V線路上接有金屬切削機床共20臺（其中10.5kW-4臺，7.5kW-8臺，5kW-8臺），車間有380V電焊機2臺（每臺容量20kVA，），車間有吊車1臺11kW，），試計算此車間的設(shè)備容量。第五十頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日解：（1）金屬切削機床的設(shè)備容量金屬切削機床屬于長期連續(xù)工作制設(shè)備，所以20臺金屬切削機床的總?cè)萘繛椋?/p>

第五十一頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日電焊機屬于反復(fù)短時工作制設(shè)備，它的設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到，所以2臺電焊機的設(shè)備容量：（2）電焊機的設(shè)備容量第五十二頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日吊車屬于反復(fù)短時工作制設(shè)備，它的設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到，所以1臺吊車的容量為：（3）吊車的設(shè)備容量

(4)車間的設(shè)備總?cè)萘繛榈谖迨?，共一百一十八頁?022年，8月28日4.多組用電設(shè)備計算負(fù)荷確定在確定多組用電設(shè)備的計算負(fù)荷時，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不會同時出現(xiàn)的因素，計入一個同時系數(shù)KΣ.按功率性質(zhì)分為KΣp和KΣq同時系數(shù)KΣp和KΣq的取值是根據(jù)統(tǒng)計規(guī)律以及實際測量的結(jié)果來確定的，具體取值見表2-1。

第五十四頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日

應(yīng)用范圍

KΣ

確定車間變電所低壓線路最大負(fù)荷

冷加工車間熱加工車間動力站

0.7~0.80.7~0.90.8~1.0確定配電所母線的最大負(fù)荷

負(fù)荷小于5000kW計算負(fù)荷小于5000~10000kW計算負(fù)荷大于10000kW

0.9~1.00.850.8

有時，為方便計算，在保證工程要求的前提下，KΣp和KΣq取一樣的值，即KΣ，可按下表取值：第五十五頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日確定多組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式

P30=KΣpΣP30.i

(2-17)Q30=KΣqΣQ30.i

(2-18) (2-19) (2-20)式中，P30.i，Q30.i為各用電設(shè)備組的計算負(fù)荷；KΣp,KΣq分別為有功功率、無功功率的同時系數(shù)。

車間干線或車間變電所低壓母線上接有多組用電設(shè)備第五十六頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日計算多組設(shè)備總的計算負(fù)荷時兩點注意需要注意的是，在應(yīng)用上式計算多組用電設(shè)備的計算負(fù)荷時，由于各組設(shè)備的功率因數(shù)不一定相同，因此總的視在計算負(fù)荷S30和計算電流I30一般不能用各組的視在計算負(fù)荷或計算電流之和來計算。同時在計算多組設(shè)備總的計算負(fù)荷時，為了簡化和統(tǒng)一，各組設(shè)備的臺數(shù)不論多少，其計算負(fù)荷均按教材附表2所列計算系數(shù)來計算，而不必考慮設(shè)備臺數(shù)少要適當(dāng)增大Kd和cosφ值的問題。第五十七頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日確定多組用電設(shè)備計算負(fù)荷的解題思路

１．確定負(fù)荷應(yīng)用范圍：小批生產(chǎn)，屬于冷加工車間２．分組：通風(fēng)機一組；電阻爐一組；金屬切削用電機一組。３．分別計算每一組的總?cè)萘縋e。４．查表得Kd和cos；用需要系數(shù)法分別計算各組計算負(fù)荷P30。５．查表2-1得多個組的同時系數(shù)，確定多組計算負(fù)荷P30

。第五十八頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日例一機修車間380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50kW；另接通風(fēng)機3臺共5kW；電葫蘆1個共6kW（∈

N=40%）試求計算負(fù)荷。解：冷加工電動機組,查附表2:可得Kd=0.16~0.2（取0.2），cos=0.5，tan=1.73，故P30(1)=Kd∑Pe=0.2×50=10(kW)Q30(1)=P30(1)tan=10×1.73=17.3(kvar)S30(1)=P301)/cos=10/0.5=20(kVA)通風(fēng)機組，查附表2可得：Kd=0.7~0.8（取0.8），cos=0.8，tan=0.75故 P30(2)=Kd∑Pe=0.8×5=4(kW) Q30(2)=P30(2)tan=4×0.75=3(kvar) S30(2)=P30(2)/cos=4/0.8=5(kVA)第五十九頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日電葫蘆組：由于是單臺設(shè)備，可取Kd=1，查附表2可得cos=0.5，tan=1.73，因此P30(3)=Pe=3.79=3.79(kW)Q30(3)=P30(3)tan=3.79×1.73=6.56(kvar)S30(3)=P30(3)/cos=3.79/0.5=7.58(kVA)取同時系數(shù)Ｋ∑為0.9，因此總計算負(fù)荷為P30(∑)＝Ｋ∑ΣP30=0.9×（10+4+3.79）=16.01(kW)

Q30(∑)＝Ｋ∑ΣQ30=0.9×（17.3+3+6.56）=24.17(kW)第六十頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日

為了使人一目了然，便于審核，實際工程設(shè)計中常采用計算表格形式，如下表所示。28.9924.1716.01——取Ｋ∑=0.9—26.8617.79————24負(fù)荷總計7.586.563.791.730.513.79（ε=25%）1電葫蘆35340.750.80.853通風(fēng)機組22017.3101.730.50.25020機床組1S30(kVA)Q30(kVar)P30(kW)計算負(fù)荷tancosKd設(shè)備容量（kW）臺數(shù)用電設(shè)備組名稱序號第六十一頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日例2見教材P33解題思路：

１．先確定負(fù)荷應(yīng)用范圍：小批生產(chǎn)，屬于冷加工車間２．先分組：通風(fēng)機一組；電阻爐一組；金屬切削用電機一組。３．每一組先計算組的總?cè)萘?。４．查附表２得Kd和cos；用需用系數(shù)法分別計算各組計算負(fù)荷。５．查表2-1得多個組的同時系數(shù)，再計算第六十二頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日用需要系數(shù)法求計算負(fù)荷，其特點是簡單方便，且計算結(jié)果符合實際，這種方法是世界各國普遍采用的求計算負(fù)荷的基本方法。但是把需要系數(shù)看做是與一組設(shè)備中設(shè)備多少以及設(shè)備容量是否相差懸殊等都無關(guān)的固定值，就考慮不全面了。實際上只有當(dāng)設(shè)備臺數(shù)較多、容量較大、沒有特大型用電設(shè)備時，需要系數(shù)表中的需要系數(shù)值才符合實際，所以需要系數(shù)法普遍應(yīng)用于求全廠和大型車間變電所的計算負(fù)荷。而對于設(shè)備臺數(shù)較少，且容量差別懸殊的分支干線的計算負(fù)荷，則將采用另一種方法——二項式系數(shù)法。 第六十三頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日式中b、c——二項式系數(shù)，根據(jù)設(shè)備名稱、類型、臺數(shù)查教材附表2選?。?/p>

Pe——用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘?Pe=∑PNbPe——用電設(shè)備組的平均負(fù)荷.Px——指用電設(shè)備中x臺容量最大的設(shè)備容量之和；cPx——指用電設(shè)備中x臺容量最大的設(shè)備投入運行時增加的附加負(fù)荷。

x查教材附表2選取，若設(shè)備臺數(shù)n＜2x，取x=n/2，按四舍五入計算。

在計算設(shè)備臺數(shù)不多，而且各臺設(shè)備容量相差較大的低壓車間干線和配電箱的計算負(fù)荷時宜采用二項式系數(shù)法?；竟綖椋海?-21）

三、二項式系數(shù)法

第六十四頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日

二項式系數(shù)法確定計算負(fù)荷應(yīng)注意項（1）對1~2臺用電設(shè)備可認(rèn)為，即；對單臺電動機，按P30=PN/η計算，其中η為電動機的效率，功率因數(shù)適當(dāng)取大。（2）用電設(shè)備組的有功計算負(fù)荷的求取直接按式（2-21）進行，其余的計算負(fù)荷Q30、S30和I30的計算公式與前述需要系數(shù)法相同。(3)二項式系數(shù)法的系數(shù)只適用于機械行業(yè)第六十五頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日例3教材P34X=5的說明：由于設(shè)備總臺數(shù)n=33＞2×5=10，所以x取5.第六十六頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)單相用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定一.慨述：現(xiàn)代建筑中的用電設(shè)備從供電的形式上可分為單相和三相兩大類。單相：單相電動機、電熱設(shè)備、電焊機和各種形式的家用電器設(shè)備。三相：電動機為動力的各種設(shè)備例如給水泵、集中式空調(diào)機、電梯等。當(dāng)供電形式為三相供電系統(tǒng)時，根據(jù)設(shè)計規(guī)范中有關(guān)條款的規(guī)定必須將單相用電設(shè)備平均地分配到各個單相中。然后才能進行對連接有單相用電設(shè)備的三相供電系統(tǒng)負(fù)荷計算。第六十七頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日按在三相供電系統(tǒng)中連接單相設(shè)備功率和三相設(shè)備功率的比例來制定。

《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定：單相負(fù)荷應(yīng)均勻分配到三相上。當(dāng)單相負(fù)荷的總?cè)萘啃∮谟嬎惴秶鷥?nèi)三相對稱負(fù)荷總?cè)萘康?5％時，全部按三相對稱負(fù)荷計算；當(dāng)超過15％時，應(yīng)將單相負(fù)荷換算為等效三相負(fù)荷，再與三相對稱負(fù)荷相加。第六十八頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日二、單相用電設(shè)備組等效三相負(fù)荷的計算設(shè)備接于相電壓或線電壓時，設(shè)備容量Pe的計算如下：1、單相設(shè)備接于相電壓時Pe＝3Pe·m式中Pe——等效三相設(shè)備容量；

Pe·m——最大負(fù)荷所接的單相設(shè)備容量。2、單相設(shè)備接于線電壓時

式中Pe·—接于同一線電壓的單相設(shè)備容量。第六十九頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日3、單相設(shè)備有的接于線電壓，有的接于相電壓

單相設(shè)備分別接于線電壓和相電壓時等效三相負(fù)荷接于線電壓負(fù)荷接于相電壓負(fù)荷接于相電壓負(fù)荷分相相加最大相三倍即：P30=3P30·mＱ３０＝

3Ｑ30·m

第七十頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日接于線電壓的單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容量的功率換算式線間負(fù)荷換算為相間負(fù)荷的方法：換算系數(shù)法

換算后有功功率

換算后無功功率

A相

PA=pAB-APAB+pCA-APCA

QA=qAB-APAB+qCA-APCAＢ相

PB=pBC-BPBC+pAB-BPAB

QB=qBC-BPBC+qAB-BPABＣ相

PC=pCA-CPCA+PBC-CPBC

QC=qCA-CPCA+qBC-CPBC

系數(shù)

系數(shù)

系數(shù)

系數(shù)第七十一頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日線間負(fù)荷換算為相間負(fù)荷的功率換算系數(shù)第七十二頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日例：如下圖所示220/380V三相四線制線路上，接有220V單相電熱干燥箱4臺，其中2臺10kW接于A相，1臺30kW接于B相，1臺20kW接于C相。此外接有380V單相對焊機4臺，其中2臺14kW（ε=100％）接于AB相間，1臺20kW（ε=100％）接于BC間，1臺30kW（ε=60％）接于CA相間。試求此線路的計算負(fù)荷。第七十三頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日解：(1)電熱干燥箱組的各相計算負(fù)荷查附錄表1得因此只需計算其有功計算負(fù)荷：A相B相C相

(2)對焊機組的各相計算負(fù)荷先將接于CA相間的30kW（ε=60%）換算至ε=100%的容量，即查附表２得再由系數(shù)表查得時的功率換算系數(shù)

第七十四頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日對焊機組各相的有功和無功設(shè)備容量為

A相B相

C相第七十五頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日對焊機組各相的有功和無功計算負(fù)荷為A相B相C相第七十六頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日(3)各相總的有功和無功計算負(fù)荷A相B相C相第七十七頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日(4)總的等效三相計算負(fù)荷因B相的有功計算負(fù)荷最大，故取B相計算其等效三相計算負(fù)荷，由此可得以上計算也可列成單相負(fù)荷計算表第七十八頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日1．用需要系數(shù)法計算全廠計算負(fù)荷

在已知全廠用電設(shè)備總?cè)萘康臈l件下，乘以一個工廠的需要系數(shù)即可求得全廠的有功計算負(fù)荷，即式中——全廠的需要系數(shù)值，查表選取。

第四節(jié)工廠總計算負(fù)荷的確定

（2-32）

（2-11）（2-12）（2-13）第七十九頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日部分工廠的需要系數(shù)和功率因素表工廠類別

需要系數(shù)

功率因數(shù)

汽輪機制造廠0.380.88鍋爐制造廠

0.270.73柴油機制造廠

0.320.74重型機床制造廠

0.320.71儀器儀表制造廠

0.370.81電機制造廠

0.330.81石油機械制造廠

0.450.78電線電纜制造廠0.350.73電器開關(guān)制造廠

0.350.75橡膠廠

0.50.72通用機械廠0.40.72第八十頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日２．按年產(chǎn)量估算全廠的計算負(fù)荷式中：a—工廠單位產(chǎn)品耗電量，可查有關(guān)手冊獲?。籄—工廠產(chǎn)品年產(chǎn)量；Wa—工廠年總耗電量；Tmax—年最大負(fù)荷利用小時數(shù)，可查有關(guān)手冊獲取。（2-３３）（2-３４）第八十一頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日３．按逐級計算法確定工廠總計算負(fù)荷由用電設(shè)備組開始，逐級向電源方向推算的方法，在經(jīng)過變壓器和較長的線路時，應(yīng)加上變壓器和線路的損耗。第八十二頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日（1）對1~2臺用電設(shè)備宜取(2)一組用電設(shè)備組的計算負(fù)荷有功計算負(fù)荷：無功計算負(fù)荷：視在計算負(fù)荷：計算電流：(3)多組用電設(shè)備的計算負(fù)荷總的有功計算負(fù)荷：總的無功計算負(fù)荷：總的視在計算負(fù)荷：總的計算電流：確定用電設(shè)備組計算負(fù)荷的相關(guān)公式復(fù)習(xí)第八十三頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日（１）單臺用電設(shè)備的計算負(fù)荷

1）有功計算負(fù)荷：

考慮到單臺用電設(shè)備總會有滿載運行的時候，其計算負(fù)荷P30(6)為式中Pe—換算到統(tǒng)一暫載率下的電動機的額定容量；

η—用電設(shè)備在額定負(fù)載下的的效率。

2）無功計算負(fù)荷：Q30(6)=P30(6)tan式中—用電設(shè)備功率因數(shù)角。

計算目的：用于選擇分支線導(dǎo)線及其上的開關(guān)設(shè)備。第八十四頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日2.用電設(shè)備組的計算負(fù)荷（1）有功計算負(fù)荷：P30(6)=Kd∑Pe

Kd—用電設(shè)備組的需要系數(shù)，見附表２；∑Pe—用電設(shè)備組的設(shè)備額定容量之和，但不包括備用設(shè)備容量。（2）無功計算負(fù)荷：Q30(6)=P30(6)tanwm

tanwm值見附表２。（3）視在計算負(fù)荷：計算目的：用于選擇各組配電干線及其上的開關(guān)設(shè)備。

第八十五頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日當(dāng)Kd值有一定變動范圍時，取值要作具體分析。如臺數(shù)多時，一般取用較小值，臺數(shù)少時取用較大值；設(shè)備使用率高時，取用較大值，使用率低時取用較小值。當(dāng)一條線路內(nèi)的用電設(shè)備的臺數(shù)較?。╪<3臺）時，一般是將用電設(shè)備額定容量的總和作為計算負(fù)荷，或者采用較大的Kd值(0.85~1)。第八十六頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日3．確定車間配電干線、車間變電所低壓母線上的計算負(fù)荷（1）總有功計算負(fù)荷：

P30(5)＝Ｋ∑ΣP30(6)+ΔPWL2（2）總無功計算負(fù)荷：Q30(5)＝Ｋ∑ΣQ30(5)（3）總視在計算負(fù)荷：

計算目的：用于選擇車間配電干線及其上的開關(guān)設(shè)備，或者用于低壓母線的選擇及車間變電所電力變壓器容量的選擇。第八十七頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日4.確定車間變電所中變壓器高壓側(cè)的計算負(fù)荷P30(3)＝P30(3)+ΔPTQ30(3)＝Q30(3)+ΔQT

P30(3)

、Q30(3)－車間變電所中變壓器高壓側(cè)的有功、無功計算負(fù)荷（kW、kvar）；

ΔPT、ΔQT－變壓器的有功損耗與無功損耗（kW、kvar）。

計算目的：用于選擇車間變電所高壓配電線及其上的開關(guān)設(shè)備第八十八頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日在計算負(fù)荷時，車間變壓器尚未選出，無法根據(jù)變壓器的有功損耗與無功損耗的理論公式進行計算，因此一般按下列經(jīng)驗公式估算：對SJL1等型電力變壓器：ΔPT≈0.02S30

（kW）ΔQT≈0.08S30

（kvar）對SL7、S7、S9、S10等低損耗型電力變壓器：ΔPT≈0.015S30

（kW）ΔQT≈0.06S30

（kvar）式中S30－變壓器低壓母線上的計算負(fù)荷（kVA）。第八十九頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日5.確定總降壓變電所出線上的計算負(fù)荷P30(2)=P30(3)+ΔPWL1≈P30(3)

Q30(2)=Q30(3)+ΔQWL1

≈Q30(3)

S30(2)≈S30(3)ΔPWL1、ΔQWL1—高壓線路功率損耗，由于一般工廠范圍不大，線路功率損耗小，故可忽略不計。

計算目的：用于選擇總降壓變電所出線及其上的開關(guān)設(shè)備。第九十頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日6.確定總降壓變電所低壓側(cè)母線的計算負(fù)荷P30(1)＝ＫΣΣP30(2)Q30(1)＝ＫΣΣQ30(2)

計算目的：用于選擇總降壓變電所低壓母線以及選擇總降壓變電所主變壓器容量。第九十一頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日功率因數(shù)的復(fù)習(xí)在交流電路中，電壓與電流之間的相位差(Φ)的余弦叫做功率因數(shù)，用符號cosΦ表示一個交流電路，其交流電源的大小用視在功率S＝IU來表示。由于不同的交流電路其負(fù)載的參數(shù)（R、L、C）不同，因此電路中電壓和電流的相位差也不同。于是，電路中的負(fù)載就不可能完全吸收電源的視在功率，其可利用的功率就是有功功率P(又叫平均功率)僅是視在功率S的一部分，這就涉及到交流電源的利用率問題，功率因數(shù)就是反映這種利用率大小的物理量。在單相交流電路中，已知單相交流電路的功率因數(shù)COSφ的概念是有功功率P與視在功率S的比值，即：COSφ＝P／S這對三相交流電路同樣也是適用的，只是此時的COSφ是指三相交流電路的功率因數(shù)，P和S是指三相交流電路總的有功功率和總的視在功率。由此可見，功率因數(shù)越大，表示電路中用電設(shè)備的有功功率越大，也就是電源的利用率越高。三相電路，P=√3UIcosφ，P有功功率，U線電壓、I線電流，cosφ功率因數(shù)。

單相電路中，P=UIcosφ，P為有功功率，U為電壓、I為電流，cosφ為功率因數(shù)。

相同功率時，功率因數(shù)越高，電流越小。第九十二頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日幾種功率因數(shù)：1．工廠的功率因數(shù)分類和計算

瞬時功率因數(shù)平均功率因數(shù)最大負(fù)荷時功率因數(shù)自然功率因數(shù)總功率因數(shù)指運行中的工廠供用電系統(tǒng)在某一時刻的功率因數(shù)值

P——功率表測出的三相有功功率讀數(shù)；U——電壓表測出的線電壓讀數(shù)；I——電流表測出的線電流讀數(shù)。指某一規(guī)定時間段內(nèi)功率因數(shù)的平均值指配電系統(tǒng)運行在年最大負(fù)荷時（計算負(fù)荷）的功率因數(shù)WP——有功電度表讀數(shù)；Wq——無功電度表讀數(shù)。

P30——工廠的有功計算負(fù)荷；S30——工廠的視在計算負(fù)荷。

指用電設(shè)備或工廠在沒有安裝人工補償裝置時的功率因數(shù)指用電設(shè)備或工廠設(shè)置了人工補償后的功率因數(shù)第九十三頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日4.工廠的功率因數(shù)、無功補償及補償后工廠的總計算負(fù)荷(1).工廠功率因數(shù)①瞬時功率因數(shù)

瞬時功率因數(shù)由功率因數(shù)表或相位表直接讀出，或由功率表、電流表和電壓表的讀數(shù)按下式求出：式中：P——功率表測出的三相有功功率讀數(shù)（kW）；

U——電壓表測出的線電壓讀數(shù)（kV）；

I——電流表測出的線電流讀數(shù)（A）。 瞬時功率因數(shù)值代表某一瞬間狀態(tài)的無功功率的變化情況。第九十四頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日②平均功率因數(shù)平均功率因數(shù)指某一規(guī)定時間內(nèi)，功率因數(shù)的平均值。其計算公式為式中：Wp----某一時間內(nèi)消耗的有功電能（kW·h）；由有功電度表讀出。

Wq----某一時間內(nèi)消耗的無功電能（kvar·h）；由無功電度表讀出。 我國電業(yè)部門每月向工業(yè)用戶收取電費，就規(guī)定電費要按月平均功率因數(shù)來調(diào)整。上式用以計算已投入生產(chǎn)的工業(yè)企業(yè)的功率因數(shù)。第九十五頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日

對于正在進行設(shè)計的工業(yè)企業(yè)則采用下述的計算方法：式中：

Pca----全企業(yè)的有功功率計算負(fù)荷，kW；

Qca----全企業(yè)的無功功率計算負(fù)荷，kvar；

α----有功負(fù)荷系數(shù)，一般為0.7~0.75；

β----無功負(fù)荷系數(shù)，一般為0.76~0.82。

第九十六頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日③最大負(fù)荷時的功率因數(shù)

最大負(fù)荷時的功率因數(shù)指在年最大負(fù)荷（即計算負(fù)荷）時的功率因數(shù)。根據(jù)功率因數(shù)的定義可以分別寫出：

式中：P30——全企業(yè)的有功功率計算負(fù)荷，kW；Q30——全企業(yè)的無功功率計算負(fù)荷，kvar；S30——全企業(yè)的視在計算負(fù)荷，kVA。第九十七頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日功率因數(shù)對供電系統(tǒng)的影響由于在工廠中大量使用感應(yīng)電動機、變壓器、電焊機、電弧爐等感性負(fù)載，得功率因數(shù)降低，當(dāng)有功功率為一定值時，cos愈小（角愈大），其視在功率就愈大，因而會造成：（1）系統(tǒng)中輸送的總電流增加。（2）增加電力網(wǎng)中輸電線路上的有功功率損耗和電能損耗。（3）線路的電壓損耗增大。影響負(fù)荷端的異步電動機及其它用電設(shè)備的正常運行。（4）發(fā)動機出力相對降低。

（2）無功功率補償?shù)诰攀隧?，共一百一十八頁?022年，8月28日提高功率因數(shù)通常有兩種途徑：

1.一種是在不添置任何附加補償設(shè)備的前提下，合理選擇和使用電氣設(shè)備，改善它們的運行方式，如：合理選擇電動機的容量，使其接近滿載運轉(zhuǎn)。對實際負(fù)載不超過額定容量40％的電動機，應(yīng)更換為小容量的電動機。合理安排和調(diào)整工藝流程，改善用電設(shè)備的運轉(zhuǎn)方式，限制感應(yīng)電動機空載運轉(zhuǎn)。從而提高自然功率因數(shù)，但提高往往很有限。

2.另一種是采用人工補償裝置來提高功率因數(shù)，人工補償裝置可采用同步電動機或并聯(lián)靜電電容器。第九十九頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日部分電動機功率因數(shù)第一百頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日并聯(lián)電容器原理方法：并聯(lián)靜電電容器。用靜電電容器（或稱移相電容器、電力電容器）作無功補償以提高功率因數(shù)，是目前工業(yè)企業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用的一種補償裝置。原理：電感性負(fù)載電流滯后電網(wǎng)電壓，而電容器的電流超前電網(wǎng)電壓，這樣就可以完全或部分抵消。減小功率因數(shù)角，提高功率因數(shù)。

第一百零一頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日并聯(lián)電容器提高cosφ的原理圖第一百零二頁，共一百一十八頁，2022年，8月28日從功率的角度上講：當(dāng)電感和電容并聯(lián)接在同一電路時，電感吸收功率時正好電容放出能量，電感放出能量時正好電容吸收功率，能量在它們之間相互交換，即感性負(fù)荷所需無功功率，可由電容器的無功輸出得到補償，這就是并聯(lián)電容器的無功補償作用。補償原理是：增加補償電容(P未變)→Q30↓→S30