第4章-負(fù)荷課件

第四章負(fù)荷4.1概述4.2曲線4.3換算4.4計算4.1.0說明4.1.1分類：用途、工作制、分級、分組4.1.2用途4.1.3工作制4.1.4分級4.1.5分組4.1

負(fù)荷概述1簡稱2負(fù)荷一章的目的4.1.0說明 為了方便，簡稱用電設(shè)備為用設(shè)、負(fù)載、負(fù)荷。用設(shè)著重于物質(zhì)方面，負(fù)荷著重于功率、電流等物理量方面。負(fù)載、負(fù)荷是同義詞。 為了方便，簡稱導(dǎo)線電纜為線纜。它包括了導(dǎo)線和電纜。1簡稱 目的在于：確定“計算電流”，進而

確定“線纜直徑”。

線纜太粗：浪費； 線纜太細(xì)：過熱，事故，重搞，更浪費。線纜的選擇：寧粗勿細(xì)，不宜過粗。 所以，負(fù)荷計算是粗略的。2負(fù)荷一章的目的1按用途：電機、電燈、電焊、電爐。（四電）2按工作制：連續(xù)制、短時制、短周期制。（三制）3按相數(shù)：三相、單相。（兩種相數(shù)）4按重要程度：一級、二級、三級。（三種等級）5按三同：用途、工作制、相數(shù)等三種特性都相同的負(fù)荷歸為一組，稱“用電設(shè)備組”，簡稱用電組、設(shè)備組、組。4.1.1負(fù)荷分類1電機（機）2電燈（光）3電焊（熱）4電爐（熱）5電解（化）4.1.2用途 廣泛使用的水泵、油泵、通風(fēng)機、空壓機、球磨機、攪拌機等，一般均用三相交流電動機拖動。這些設(shè)備一般連續(xù)運行、負(fù)荷均勻、功率因數(shù)較高。 用于金屬切削機床的電動機，多數(shù)連續(xù)運行、負(fù)荷變動、功率因數(shù)較低。 提升機、卷揚機、起重機、各型吊車等用的拖動電動機，斷續(xù)運行、負(fù)荷變動、功率因數(shù)較低。1電機（電動機、馬達） 電燈，也叫照明負(fù)荷，均為單相負(fù)荷，連續(xù)運行、功率因數(shù)高，一般為0.95~1。2電燈 電焊設(shè)備分為交流電焊機和直流電焊機兩種。都是利用大電流通過被焊接工件的接觸處產(chǎn)生很大熱量使工件部分熔化，或產(chǎn)生電弧使工件部分熔化而實現(xiàn)焊接。 交流電焊機實際上是一種特殊變壓器（電焊變壓器），間歇工作、功率因數(shù)很低。 直流電焊機有兩種方式取得電源：電動發(fā)電機組、半導(dǎo)體整流器。后者沒有轉(zhuǎn)動部分、效率高、造價低，是目前使用最廣泛的直流電焊機。直流電焊機工作時功率因數(shù)較高。3電焊 工業(yè)用電爐可分為電阻爐、感應(yīng)爐和電弧爐等3種。 電阻爐多用于加熱金屬或?qū)饘龠M行熱處理，負(fù)荷較穩(wěn)定、功率因數(shù)高。 感應(yīng)爐由變頻裝置供電，熔煉時由于爐料的變化將引起負(fù)荷波動，功率因數(shù)很低。 電弧爐基本上為阻性負(fù)載，負(fù)荷較穩(wěn)定、功率因數(shù)很高。4電爐

5電解：略1連續(xù)制2短期制3周期制4.1.3工作制 特點：長時間、連續(xù)運行。其負(fù)荷有的比較穩(wěn)定，有的波動較大。1連續(xù)制 特點：工作時間很短、停歇時間很長。 如：水閘用電動機，機床上某些輔助電動機(如進給電動機)等。2短期制 特點：時而工作、時而停歇，如此反復(fù)；工作周期一般不超過10min。稱之為短周期工作制，簡稱周期制。 如：吊車電動機和電焊變壓器等。 為表示其反復(fù)短時工作的情況，用它們在一個工作周期里的工作時間與整個周期時間的百分比來描述，這比值稱為暫載率或負(fù)荷持續(xù)率(?)，計算公式如下：3周期制式中?—持續(xù)率

T—工作周期；

t—工作時間；

t0—停歇時間。 用電設(shè)備的工作制會影響用電負(fù)荷。所以在進行工廠電力負(fù)荷計算時，對不同暫載率的周期工作制設(shè)備的容量，需按規(guī)定進行換算。3續(xù)11一級2二級3三級4.1.4負(fù)荷分級 定義：停電會致人身傷亡、或重大政經(jīng)損失的負(fù)荷，為一級負(fù)荷。

供電要求：一級負(fù)荷應(yīng)由兩個獨立電源供電。一級負(fù)荷中特別重要者，有時還要增設(shè)應(yīng)急電源，如蓄電池、柴油發(fā)電機組等。1一級負(fù)荷 定義：停電會致較大政經(jīng)損失的負(fù)荷，為二級負(fù)荷。

供電要求：二級負(fù)荷應(yīng)由兩回線路供電。當(dāng)負(fù)荷較小或地區(qū)供電條件困難時，也可由一回6kV及以上電壓的專用架空線供電。2二級負(fù)荷 定義：不屬于一、二級的負(fù)荷，為三級負(fù)荷。

供電要求：三級負(fù)荷對供電電源無特殊要求。3三級負(fù)荷定義：用途、工作制、相數(shù)等三種特性都相同的負(fù)荷歸為一組，稱“用電設(shè)備組”，簡稱用電組、設(shè)備組、組。舉例：常見設(shè)備組如： 小批生產(chǎn)金屬冷加工機床電動機組、 大批生產(chǎn)金屬冷加工機床電動機組，等。4.1.5負(fù)荷分組4.2.1定義4.2.2分類4.2.3畫法4.2.4參數(shù)4.2負(fù)荷曲線 負(fù)荷曲線：負(fù)荷隨時間變化的曲線。 縱坐標(biāo)表示負(fù)荷，橫坐標(biāo)表示時間。4.2.1負(fù)荷曲線的定義按空間范圍分：全廠負(fù)荷曲線、 車間負(fù)荷曲線、 設(shè)備負(fù)荷曲線。按功率性質(zhì)分：有功負(fù)荷曲線、 無功負(fù)荷曲線。按時間范圍分： 年負(fù)荷曲線、 月負(fù)荷曲線、 日負(fù)荷曲線、 班負(fù)荷曲線。4.2.2負(fù)荷曲線的分類 這里介紹日負(fù)荷曲線、年負(fù)荷曲線的畫法。其它曲線的畫法不難類似得到。1日負(fù)荷曲線畫法2年負(fù)荷曲線畫法4.2.3負(fù)荷曲線的畫法1日負(fù)荷曲線畫法 在一天內(nèi)每隔1小時讀一有功功率，從而得一點。描點連線，即得日負(fù)荷曲線。 負(fù)荷曲線下面的面積表示該負(fù)荷所消耗的電能。為計算方便，負(fù)荷曲線多繪成階梯形。即假定在每個時間間隔中負(fù)荷是保持其平均值不變的，見下頁圖。 顯然，時間間隔越小，越能表示出負(fù)荷變化的實際情況。目前繪制負(fù)荷曲線采用的時間間隔△t一般為半小時，測量△t時間內(nèi)的電能消耗除以△t，得到△t時間內(nèi)有功或無功功率的平均值，據(jù)此繪成負(fù)荷曲線。1續(xù)11續(xù)2

年負(fù)荷曲線簡稱年曲線，日負(fù)荷曲線簡稱日曲線。 年曲線橫坐標(biāo)是0到全年的小時數(shù)，8760小時，縱坐標(biāo)是負(fù)荷的千瓦數(shù)。 日曲線是按時間先后順序（橫標(biāo)順序）畫的。 年曲線是按功率大小順序（縱標(biāo)順序）畫的-----自左至右功率漸降。如下頁所示。 所以，年日曲線，順序不同。2年負(fù)荷曲線畫法2續(xù)1

年曲線的畫法如下：Step1作一條冬天的階梯日曲線，見后；Step2作一條夏天的階梯日曲線，見后；Step3畫第一階梯。找到兩條日曲線上的最高階梯。讀出該階梯的寬度w和高度h。以（days*W，h）為（寬度，高度）在年坐標(biāo)系上畫出第一階梯。最高階梯位于冬日曲線上時，days=165；否則days=200。Step4畫第二階梯。找到兩條日曲線上的次高階梯。類似地，畫出第二階梯。2續(xù)2 如果某階梯同時位于冬、夏兩日曲線上，則days=200+165=365。Step4依次畫出年曲線的所有階梯。2續(xù)31峰值負(fù)荷2皆峰時間-----年最大負(fù)荷利用小時數(shù)3平均負(fù)荷4均峰比------平均負(fù)荷系數(shù)4.2.4負(fù)荷曲線的參數(shù) 年曲線上的最大負(fù)荷稱為峰值負(fù)荷。

由于繪制日曲線采用的時間間隔為半小時，所以峰值負(fù)荷就是半小時最大負(fù)荷，記為P30。它是消耗電能最多的半小時的平均功率。1峰值負(fù)荷 年曲線所圍曲邊梯形的面積除以峰值負(fù)荷所得時間，稱為皆峰時間，亦稱“年最大負(fù)荷利用小時數(shù)”。記為Tmax。顯然，它小于8760小時。

2皆峰時間-----年最大負(fù)荷利用小時數(shù) 年曲線的平均值稱為平均負(fù)荷。3平均負(fù)荷 平均負(fù)荷與峰值負(fù)荷的比值稱為平均負(fù)荷系數(shù)，簡稱均峰比。記為KL。

4均峰比------平均負(fù)荷系數(shù)4.3.1概述4.3.2單三換算4.3.3暫載率換算4.3負(fù)荷換算1為什么要進行單-三換算？2單-三換算的原則3為什么要進行暫載率換算？4暫載率換算原則4.3.1負(fù)荷換算概述 工廠以三相設(shè)備為主，單相設(shè)備為輔。確定供電容量時，是以三相容量為口徑。所以，單相容量應(yīng)換算到三相容量。 口徑就是標(biāo)準(zhǔn)的意思。 單相容量換算到三相容量后的容量，稱等效容量。1為什么要行單-三換算？ 最大線電流相等。2單-三換算原則 周期制設(shè)備的銘牌容量PN是對應(yīng)標(biāo)稱暫載率εN的。實際暫載率是多種多樣的。為了計算方便，統(tǒng)一換算到某一規(guī)定的暫載率。 實際暫載率ε與εN不同時，實際容量Pe與銘牌容量PN就不同。3為什么要行暫載率換算？ 發(fā)熱相等。4暫載率換算原則1什么情況下不用換算？2單相容量分布原則3單相設(shè)備接于相電壓時的單三換算4單相設(shè)備接于同一線電壓時的單三換算4.3.2單三換算 單相設(shè)備總?cè)萘啃∮谌嘣O(shè)備總?cè)萘康?5%。1什么情況下不用換算？ 盡量三相均布。2單相容量分布原則 根據(jù)單三換算原則----最大線電流相等，取最大負(fù)荷相所接的單相設(shè)備容量乘以3，便求得其等效容量。3單相設(shè)備接于相電壓時的單三換算4單相設(shè)備接于同一線電壓時的單三換算P3是等效容量，P1是單相容量。證明：單相設(shè)備產(chǎn)生的線電流：等效三相設(shè)備產(chǎn)生的線電流： 根據(jù)最大線電流相等原則，I1=I3，得到：1暫載率換算公式2暫載率換算約定4.3.3暫載率換算電流I通過電阻R的設(shè)備在t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為I2Rt。故，設(shè)備發(fā)熱相同時有1暫載率換算公式同一電壓下，設(shè)備容量：即，設(shè)備容量與負(fù)荷暫載率的平方根成反比。設(shè)εN對應(yīng)PN，從εN換算到ε，換算公式為： 電焊機統(tǒng)一換算到100%的暫載率，吊車統(tǒng)一換算到25%的暫載率。2暫載率換算約定4.4.1概述4.4.2計算負(fù)荷4.4.3需要系數(shù)法4.4.4無功補償后全廠計算負(fù)荷的計算4.4負(fù)荷計算負(fù)荷計算的目標(biāo)：求計算負(fù)荷。負(fù)荷計算的方法：需要系數(shù)法。4.4.1負(fù)荷計算概述1定義2用途3分類4計算負(fù)荷的不可求性4.4.2計算負(fù)荷 定義：半小時年荷曲線上的峰值負(fù)荷稱為計算負(fù)荷。記為P30。

為什么是“半小時”？ 答：線纜直徑按溫升條件確定。導(dǎo)體通過電流達到穩(wěn)定溫升的時間大約為3-4τ(τ為發(fā)熱的時間常數(shù))，而一般中小截面導(dǎo)線的τ都在10min以上，也就是說載流導(dǎo)體大約經(jīng)半小時(30min)后可達到穩(wěn)定溫升值。所以“計算負(fù)荷”必須以半小時負(fù)荷曲線為依據(jù)。1計算負(fù)荷的定義確定線纜直徑。2計算負(fù)荷的用途計算負(fù)荷包括： 有功計算負(fù)荷、 無功計算負(fù)荷、 視在計算負(fù)荷、 電流計算負(fù)荷。其中，電流計算負(fù)荷常稱計算電流。3計算負(fù)荷的分類 工廠用電設(shè)備多種多樣，工藝過程多種多樣，工作制多種多樣，要準(zhǔn)確算出最大負(fù)荷的大小是不可能的。4計算負(fù)荷的不可求性1定義2涵義3作用4特點5應(yīng)用1：用于單組6應(yīng)用2：用于多組4.4.3需要系數(shù)法 需要系數(shù)定義式： 需要系數(shù)計算式：雖然給出了計算式，但需要系數(shù)并不通過計算得出，而是查表得出。但是，通過計算式可以知道需要系數(shù)的具體涵義。詳見下頁。1需要系數(shù)的定義KSYN同時系數(shù)、KLOAD負(fù)載系數(shù)、ηEQAV設(shè)備平均效率、ηWLAV線路平均效率。 需要系數(shù)為何具有求取計算負(fù)荷的作用呢？這是因為需要系數(shù)具有如下內(nèi)涵：1）它考慮了設(shè)備們未必同時運行（同時系數(shù)）。2）它考慮了設(shè)備運行時未必滿負(fù)荷（負(fù)荷系數(shù)）。3）它考慮了額定功率與換后容量的關(guān)系（換算）。4）它考慮了額定功率與輸入功率的關(guān)系（效率）。 總之，需要系數(shù)是個箱，什么都被往里裝。而且，需要系數(shù)還是一個黑箱----需要系數(shù)沒有一個準(zhǔn)確值，因為箱子里面有些東西根本看不清楚-----同時系數(shù)、出力系數(shù)很難確定。2需要系數(shù)的涵義由需要系數(shù)定義可知由上式可知，需要系數(shù)的作用在于求取計算負(fù)荷。3需要系數(shù)的作用這就注定了計算負(fù)荷只能是一個經(jīng)驗值。然而經(jīng)驗值也有一個更好、更壞的問題。且看需要系數(shù)的特點。3續(xù)1（1）優(yōu)點用需要系數(shù)來求計算負(fù)荷，很簡便。（2）缺點需要系數(shù)Kd被看作一個與設(shè)備的多少、容量差別懸殊等都無關(guān)的固定值，這樣考慮是不全面的。事實上，只有當(dāng)設(shè)備臺數(shù)足夠多、總?cè)萘孔銐虼蟆o特大型用電設(shè)備時，查表得出的Kd才較接近實際。4需要系數(shù)法的特點 用于單組的需要系數(shù)法的四個公式：P30—有功計算負(fù)荷Q30—無功計算負(fù)荷S30—視在計算負(fù)荷I30—計算電流∑Pe—該組的