基于LabVIEW的工廠計算負(fù)荷的確定-自動化專業(yè)課設(shè)

科技學(xué)院自動課程設(shè)計化專業(yè)PAGEPAGE1自動化專業(yè)課程設(shè)計題目：基于labview的工廠計算負(fù)荷的確定學(xué)院：科技學(xué)院專業(yè)：自動化姓名：學(xué)號：目錄1. 課題名稱 12. 課設(shè)小組成員 13. 課設(shè)內(nèi)容及要求 14. 計算負(fù)荷的概念 24.1. 概述 24.2. 與計算負(fù)荷有關(guān)的物理量 24.2.1. 年最大負(fù)荷Pmax 24.2.2. 年最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax 24.2.3. 平均負(fù)荷Pav 34.3. 規(guī)定取“半小時平均負(fù)荷”的原因： 34.4. 設(shè)備額定容量的確定 34.5. 設(shè)備額定容量的確定 35. 工廠計算負(fù)荷的確定方法分析 55.1. 電力負(fù)荷計算原因 55.2. 計算負(fù)荷的計算方法 55.2.1. 需要系數(shù)法 55.2.2. 計算基本步驟 65.2.3. 基本公式 65.3. 需用系數(shù)法－需用系數(shù)查表 75.3.1. 一個用電設(shè)備組 75.3.2. 多個用電設(shè)備組的計算負(fù)荷 75.3.3. 采用需用系數(shù)法的優(yōu)點 85.4. 企業(yè)負(fù)荷的確定 85.5. 逐級計算法步驟 86. 軟件設(shè)計 106.1. 軟件流程圖 106.2. 詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn) 106.2.1. 前面版（Frontpanel） 106.2.2. 程序框圖（Blockdiagram） 106.2.3. 圖形化程序設(shè)計 116.3. 可執(zhí)行exe文件打包過程 156.4. 軟件運行情況 167. 軟件執(zhí)行驗證 198. 心得體會 219. 參考文獻(xiàn) 22 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：Pav=Wa/8760負(fù)荷系數(shù)：Klo=Pav/Pmax圖2規(guī)定取“半小時平均負(fù)荷”的原因：一般中小截面導(dǎo)體的發(fā)熱時間常數(shù)τ為10min以上，根據(jù)經(jīng)驗表明，中小截面導(dǎo)線達(dá)到穩(wěn)定溫升所需時間約為3τ=3×10＝30（min），如果導(dǎo)線負(fù)載為短暫尖峰負(fù)荷，顯然不可能使導(dǎo)線溫升達(dá)到最高值，只有持續(xù)時間在30min以上的負(fù)荷時，才有可能構(gòu)成導(dǎo)線的最高溫升。設(shè)備額定容量的確定斷續(xù)運行工作制（重復(fù)短暫工作制）斷續(xù)周期工作制的設(shè)備，通常用暫載率ε表征其工作特征，取一個工作周期內(nèi)的工作時間與工作周期的百分比值，即為ε，即：式中t，t0－工作時間與停歇時間，兩者之和為工作周期T。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)備的額定工作方式不同，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”稱為“設(shè)備額定容量”，用Pe表示。設(shè)備額定容量的確定（1）長期工作制設(shè)備容量Pe=PN（2）重復(fù)短暫工作制的設(shè)備容量①吊車機(jī)組用電動機(jī)（包括起重機(jī)、行車等）的設(shè)備容量統(tǒng)一換算到ε=25%時的額定功率（kW），若其εN不等于25%時應(yīng)進(jìn)行換算，公式為:②電焊機(jī)及電焊變壓器的設(shè)備容量統(tǒng)一換算到ε＝100%時的額定功率（kW）。若其銘牌暫載率εN不等于100%時，應(yīng)進(jìn)行換算，公式為:（3）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工廠計算負(fù)荷的確定方法分析電力負(fù)荷計算原因進(jìn)行工廠用供電設(shè)計，首先遇到的是全廠要用多少電。即符合計算，由于各種用電設(shè)備在運行時，其負(fù)荷大小是變化的，各設(shè)備的cosφ亦不同。各用電設(shè)備的最大負(fù)荷一般不會同時出現(xiàn)，所有設(shè)備又不同時工作。因此，精確的計算企業(yè)的用電負(fù)荷是非常重要的。導(dǎo)線截面及電氣設(shè)備額定容量選擇取決于己巳按負(fù)荷的大小，若計算負(fù)荷過大，則所選導(dǎo)線截面及電氣設(shè)備的額定容量就大，將造成投資和設(shè)備的浪費；若極端負(fù)荷過小，則所選導(dǎo)線截面及電氣設(shè)備的額定容量就小，將造成導(dǎo)線及電氣設(shè)備過熱，使線路及各種電氣設(shè)備的絕緣老化，過早損壞。負(fù)荷計算的目的為了合理的選擇供電系統(tǒng)的導(dǎo)線，開關(guān)電器，變壓器等設(shè)備，使電氣設(shè)備和材料既能充分得到利用，又能滿足電網(wǎng)的安全運行。另外，也是選擇儀表量程，整定繼電保護(hù)的重要依據(jù)。計算負(fù)荷的計算方法需要系數(shù)法需要系數(shù)法是根據(jù)類似用戶的負(fù)荷曲線引出的：K=P／∑P=P／P式中，P為30min平均負(fù)荷最大值，此值就是所要求的計算負(fù)荷Pca;∑PN為用電設(shè)備總額定容量。∑P即為P，各用電設(shè)備組成的需要系數(shù)Kd及功率因數(shù)cosφ都可以在相關(guān)專業(yè)書籍中查得用電需要系數(shù)法計算負(fù)荷。用電設(shè)備的計算負(fù)荷是指用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時最大負(fù)荷P用電設(shè)備組的設(shè)備容量P是指用電設(shè)備所有設(shè)備（不包括備用設(shè)備在內(nèi)）的額定容量P之和，即P=∑P。而設(shè)備的額定容量是指設(shè)備在額定條件下的最大輸出功率。但是用電設(shè)備組的設(shè)備實際上不一定都是同時運行，運行的設(shè)備也不可能都滿負(fù)荷。同時設(shè)備本身有功損耗，配電線路也有有功損耗。因此用電設(shè)備組的有功極端負(fù)荷為：P=KK／ηeηwl·P式中，K－設(shè)備的同時系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時運行的設(shè)備容量與設(shè)備總?cè)萘恐?。K－設(shè)備的同時系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時輸出功率與運行的設(shè)備容量之比。ηe－設(shè)備的平均效率，設(shè)備的同時系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時輸出功率與取用功率之比。ηwl－配電線路的平均效率，即配電線路在最大負(fù)荷時的末端功率與首端功率之比。令上式中KK／ηeηwl=Kd，即Kd為需要系數(shù)。即得到Kd=P30／Pe，由此可得按需要系數(shù)法確定三相用電設(shè)備有功計算負(fù)荷的基本公式為：P30=Kd·Pe實際上，需要系數(shù)不僅與用電設(shè)備的工作性質(zhì)，設(shè)備臺數(shù)，設(shè)備效率和線路損耗等因數(shù)有關(guān)，而且與操作工人的技術(shù)熟練程度和生產(chǎn)組織等多種因數(shù)有關(guān)。因此應(yīng)盡可能通過實測分析確定，使之盡量接近實際。在求出有功負(fù)荷P30后，可按下列各式求出其余的計算負(fù)荷：無功計算負(fù)荷：Q30=P30tanφ單位為Kvar視在計算負(fù)荷：S30=P30／cosφ單位為KVA計算電流：I30=S30／1.732U30單位為A計算基本步驟查表得到系數(shù)，按照公式計算需要系數(shù)考慮了以下的主要因素：式中：K－同時使用系數(shù)，為在最大負(fù)荷工作班某組工作著的用電設(shè)備容量與接于線路中全部用電設(shè)備總額定容量之比；KL－負(fù)荷系數(shù)，用電設(shè)備不一定滿負(fù)荷運行，此系數(shù)表示工作著的用電設(shè)備實際所需功率與其額定容量之比；ηwl－線路供電效率；η－用電設(shè)備組在實際運行功率時的平均效率?；竟剑ㄒ唬┗竟接秒娫O(shè)備組的計算負(fù)荷:是用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時最大負(fù)荷P30。用電設(shè)備組的設(shè)備容量Pe：是指用電設(shè)備組所有設(shè)備（不含備用設(shè)備）的額定容量PN之和，即Pe=ΣPN。設(shè)備的額定容量：是設(shè)備在額定條件下的最大輸出功率。用電設(shè)備組的有功計算負(fù)荷：式中：P30——計算有功功率(kw)；Kd——需要系數(shù)(三臺以下時Kd＝1)；Pe——用電設(shè)備組的設(shè)備容量(kw)。式中，Kd為需要系數(shù)。無功計算負(fù)荷：式中，tanΦ為對應(yīng)于用電設(shè)備組cosΦ中的正切值。視在計算負(fù)荷：式中，cosΦ為用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)。計算電流：式中，UN為用電設(shè)備組的額定電壓。需用系數(shù)法－需用系數(shù)查表系數(shù)查表見附表1Kd的范圍原則任取，一般取較大值正切值用來計算無功功率，余弦值只在單個用電設(shè)備組中計算視在功率了解用電設(shè)備組的類型需用系數(shù)法－計算公式一個用電設(shè)備組多個用電設(shè)備組的計算負(fù)荷用需用系數(shù)法分別每個用電設(shè)備組的計算負(fù)荷查表2-3得多個用電設(shè)備組的同時系數(shù)按公式計算多個用電設(shè)備組采用需用系數(shù)法的優(yōu)點簡單：只用一個公式方便：查表準(zhǔn)確：Kd來自于多年的經(jīng)驗積累明確：物理意義明確適用范圍廣：基本各種情況都適用企業(yè)負(fù)荷的確定除求出計算負(fù)荷外，還應(yīng)該考慮供電損耗。供電損耗包括線路和變壓器損耗。線路損耗和變壓器損耗包括有功和無功損耗。(開關(guān)不考慮)供電損耗計算有詳細(xì)的計算公式，但可以估算，取計算負(fù)荷的5-10%.計算負(fù)荷加上供電損耗便是企業(yè)總負(fù)負(fù)荷。計算負(fù)荷用于選擇高低壓線路的截面和變壓器容量。逐級計算法步驟從負(fù)荷端開始，逐級上推到電源進(jìn)線端。①用電設(shè)備組②車間低壓變壓器出線③高壓出線④企業(yè)變壓器出線⑤企業(yè)進(jìn)線P305=KΣ5×ΣP306iP304=P305+?PwL2P303=KΣ3×ΣP304iP302=P303+?PT+?PwL1P301=KΣ1×P302i圖3逐級推算法圖3逐級推算法軟件設(shè)計軟件流程圖圖4啟動歡迎界面并進(jìn)入計算面板圖4啟動歡迎界面并進(jìn)入計算面板開始計算菜單選擇輸入數(shù)據(jù)及參數(shù)是否推出結(jié)束計算并輸出結(jié)果否是詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn)前面版（Frontpanel）前面版是VI特有的組成部分之一，用來在計算機(jī)的屏幕顯示人機(jī)對話、交互式用戶操作界面，亦可構(gòu)成模擬真實儀器的操作面板。它可以放置諸如開關(guān)、滑動條、儀表盤、圖形、圖表、LED等等控件，所有這些控件都可以在LabVIEW開収環(huán)境所提供的控件選項板上找到。程序框圖（Blockdiagram）程序框圖是放置LabVIEW圖形化語言程序源代碼的地方。LabVIEW圖形化語言采用的是用圖形方式表示的程序或算法，構(gòu)成圖形化語言程序代碼的基本要素。程序框圖為程序設(shè)計者編程時所使用，最終用戶也是無法看到的。程序款圖是提供給設(shè)計者設(shè)計VI所必須的提供的要素之一。圖形化程序設(shè)計設(shè)計框圖：①選擇函數(shù)模板設(shè)計框圖；②連線；③運行和調(diào)試。程序啟動歡迎界面程序設(shè)計框圖（圖14）；單組設(shè)備按需系數(shù)法程序設(shè)計框圖（圖15）；多組設(shè)備按需系數(shù)法程序設(shè)計框圖（圖16）；年產(chǎn)量估算法程序設(shè)計框圖（圖17）；逐級計算法程序設(shè)計框圖（圖18）；總體程序設(shè)計框圖（圖19）；圖14程序啟動歡迎界面程序設(shè)計框圖圖15單組設(shè)備按需系數(shù)法程序設(shè)計框圖圖16多組設(shè)備按需系數(shù)法程序設(shè)計框圖圖17年產(chǎn)量估算法程序設(shè)計框圖圖18逐級計算法程序設(shè)計框圖圖19總體程序設(shè)計框圖可執(zhí)行exe文件打包過程文件—新建項目；添加VI程序以及相關(guān)文件；新建應(yīng)用程序exe文件；設(shè)置應(yīng)用程序信息；打包成可以直接運行的exe文件；圖5新建應(yīng)用程序exe文件圖6應(yīng)用程序信息設(shè)置圖7打包成可以直接運行的exe文件圖8生產(chǎn)exe文件軟件運行情況程序啟動歡迎界面（圖9）；單組設(shè)備按需系數(shù)法程序運行圖（圖10）；通過輸入設(shè)備的額定容量Pn以及設(shè)備數(shù)量N、Kd、tanφ、cosφ，計算出設(shè)備總?cè)萘縋e以及計算負(fù)荷P30、Q30、S30和I30；多組設(shè)備按需系數(shù)法程序運行圖（圖11）；通過輸入各組設(shè)備的P30、Q30以及tanφ、cosφ、K∑p、K∑q求計算負(fù)荷P30、Q30、S30和I30年產(chǎn)量估算法程序運行圖（圖12）；通過輸入年產(chǎn)量A、單位產(chǎn)品耗電量a以及工廠年最大負(fù)荷利用小時Tmax，計算出工廠有功計算負(fù)荷。逐級計算法程序運行圖（圖13）。工廠計算負(fù)荷，應(yīng)該是高壓母線上所有高壓配電線路計算負(fù)荷之和，再乘上一個同時系數(shù)。圖9程序啟動歡迎界面圖10程序啟動歡迎界面圖11多組設(shè)備按需系數(shù)法程序運行圖圖12年產(chǎn)量估算法程序運行圖圖13逐級計算法程序運行圖軟件執(zhí)行驗證例證一：已知機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床組，擁有電壓為380V的三相電動機(jī)7.5kW3臺；4kW8臺；3kW17臺；1.5kW10臺。試求其計算負(fù)荷。解:此機(jī)床組電動機(jī)的總?cè)萘繛镻e=7.5kW×3+4kW×8+3kW×17+1.5×10=120.5kW查附錄表1中“小批生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動機(jī)”項，得Kd=16-0.2(取0.2),cosΦ=0.5,tanΦ=1.73。因此求得:有功計算負(fù)荷P30=0.2×120.5kW=24.1kW無功計算負(fù)荷Q30=24.1kW×1.73=41.7kvar視在計算負(fù)荷S30=24.1kW/0.5=48.2kv.A計算電流I30=48.2kv.A/×0.38kv）=73.2A例證二：某機(jī)修車間380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動機(jī)20臺共50kW（其中較大容量電動機(jī)有7.5kW1臺；2.2kW3臺；2.2kW7臺），通風(fēng)機(jī)2臺共3kW，電阻爐1臺2kW。試確定此線路上的計算負(fù)荷。解:先求各組的計算負(fù)荷（1）金屬切削機(jī)床組查附錄表1，取Kd=0.2,cosΦ=0.5,tanΦ=1.73故P30（1）=0.2×50kW=10kWQ30（1）=10kW×1.73=17.3kvar（2）通風(fēng)機(jī)組查附錄表1，取Kd=0.8,cosΦ=0.8,tanΦ=0.75故P30（2）=0.8×3kW=2.4kWQ30（2）=2.4kW×0.75=1.8kvar（3）電阻爐查附錄表1，取Kd=0.7,cosΦ=1,tanΦ=0故P30（3）=0.2×2kW=1.4kWQ30（3）=0因此總的計算負(fù)荷為（取K∑p=0.95，K∑q=0.97）P30=0.95×（10+2.4+1.4）kW=13.1kWQ30=0.97×(17.3+1.8+0)kvar=18.5kvarS30=22.7kv.AI30=22.7kv.A/×0.38kv）=34.5A多組用電設(shè)備電力負(fù)荷計算表表1序號名稱數(shù)量容量需要系數(shù)cosΦTanΦ計算負(fù)荷P30Q30S30I301金屬切削機(jī)床20500.20.51.731017.30.651.082通風(fēng)機(jī)230.80.80.752.41.83電阻爐120.7101.40車間總計235513.819.1取K∑p=0.95K∑q=0.9713.118.522.734.5心得體會這次專業(yè)課程設(shè)計的題目是基于LabVIEW的工廠計算負(fù)荷的確定。此次課程設(shè)計是我在繼課堂學(xué)習(xí)書本上的虛擬儀器知識和《工廠供電》知識后，再一次并且更加深入的了解到虛擬儀器的基本使用方法