Come calcolare i carichi elettrici. Come calcolare correttamente la sezione del cavo in funzione del carico

La questione della scelta della sezione del cavo per il cablaggio in una casa o in un appartamento è molto seria. Se questo indicatore non corrisponde al carico nel circuito, l'isolamento del filo inizierà semplicemente a surriscaldarsi, quindi si scioglierà e brucerà. Il risultato finale è un cortocircuito. Il fatto è che il carico crea una certa densità di corrente. E se la sezione del cavo è piccola, la densità di corrente al suo interno sarà grande. Pertanto, prima dell'acquisto, è necessario calcolare la sezione del cavo in base al carico.

Naturalmente, non dovresti scegliere casualmente un filo con una sezione trasversale più grande. Questo raggiungerà prima il tuo budget. Con una sezione trasversale più piccola, il cavo potrebbe non sopportare il carico e si guasterà rapidamente. Pertanto, è meglio iniziare con la domanda, come calcolare il carico sul cavo? E solo allora, secondo questo indicatore, seleziona il filo elettrico stesso.

Calcolo della potenza

Il modo più semplice è calcolare la potenza totale che una casa o un appartamento consumerà. Questo calcolo verrà utilizzato per selezionare la sezione del filo dal polo della linea di alimentazione a macchina introduttiva al casolare o dalla strada carrabile all'appartamento alla prima scatola di derivazione. Allo stesso modo, i cavi vengono calcolati per i loop o le stanze. È chiaro che il cavo di ingresso avrà la sezione più grande. E più lontano dal primo scatola di giunzione, la cifra diminuirà.

Ma torniamo ai calcoli. Quindi, prima di tutto, è necessario determinare il potere totale dei consumatori. Per ciascuno di essi (elettrodomestici e lampade di illuminazione) questo indicatore è indicato sulla custodia. Se non lo trovi, guarda nel passaporto o nelle istruzioni.


Dopodiché, tutti i poteri devono essere aggiunti. Questa è la potenza totale della casa o dell'appartamento. Esattamente lo stesso calcolo deve essere eseguito lungo i contorni. Ma c'è un punto di contesa qui. Alcuni esperti consigliano di moltiplicare il totale per un fattore di riduzione di 0,8, aderendo alla regola che non tutti i dispositivi saranno collegati al circuito contemporaneamente. Altri, al contrario, suggeriscono di moltiplicare per un fattore di moltiplicazione di 1,2, creando così un certo margine per il futuro, dovuto al fatto che c'è un'alta probabilità che appaiano ulteriori elettrodomestici in una casa o in un appartamento. A nostro avviso, la seconda opzione è la migliore.

Selezione del cavo

Ora, conoscendo l'indicatore di potenza totale, puoi selezionare la sezione di cablaggio. Il PUE ha tabelle che facilitano questa scelta. Ecco alcuni esempi di linea elettrica alimentata a 220 volt.

  • Se la potenza totale è di 4 kW, la sezione del filo sarà di 1,5 mm².
  • Potenza 6 kW, sezione 2,5 mm².
  • Potenza 10 kW - sezione 6 mm².


La stessa tabella esiste per rete elettrica tensione di 380 volt.

Calcolo del carico attuale

Questo è il valore più accurato del calcolo effettuato sul carico attuale. Per questo si usa la formula:

I=P/U cos φ, dove

  • Io è la forza attuale;
  • P è la potenza totale;
  • U - tensione nella rete (in questo caso, 220 V);
  • cos φ è il fattore di potenza.

Esiste una formula per una rete elettrica trifase:

I=P/(U cos φ)*√3.

È dall'indicatore dell'intensità della corrente che la sezione trasversale del cavo è determinata secondo le stesse tabelle nel PUE. Ancora una volta, ecco alcuni esempi.

  • Intensità di corrente 19 A - sezione del cavo 1,5 mm².
  • 27 A - 2,5 mm².
  • 46 A - 6 mm².

Come nel caso della determinazione della sezione trasversale per potenza, anche qui è meglio moltiplicare l'indicatore di forza attuale per un fattore di moltiplicazione di 1,5.

Probabilità

Ci sono determinate condizioni in cui la corrente all'interno del cablaggio può aumentare o diminuire. Ad esempio, nel cablaggio elettrico aperto, quando i cavi sono posati lungo le pareti o il soffitto, l'intensità della corrente aumenterà rispetto a un circuito chiuso. È direttamente correlato alla temperatura. ambiente. Più è grande, più corrente può passare questo cavo.

Attenzione! Tutte le suddette tabelle di PUE sono calcolate a condizione che i fili vengano fatti funzionare ad una temperatura di + 25°C con la temperatura dei cavi stessi non superiore a + 65°C.

Cioè, si scopre che se più fili vengono posati in un vassoio, corrugazione o tubo contemporaneamente, la temperatura all'interno del cablaggio aumenterà a causa del riscaldamento dei cavi stessi. Ciò porta al fatto che il carico di corrente consentito viene ridotto del 10-30 percento. Lo stesso vale per cablaggio aperto all'interno di ambienti riscaldati. Pertanto, possiamo concludere: nel calcolo della sezione del cavo, a seconda del carico di corrente a temperature di esercizio elevate, è possibile scegliere fili di area più piccola. Questo, ovviamente, è un buon risparmio. A proposito, ci sono anche tabelle dei coefficienti di riduzione nel PUE.

C'è un altro punto che riguarda la lunghezza dell'usato cavo elettrico. Più lungo è il cablaggio, maggiore è la perdita di tensione nelle sezioni. In tutti i calcoli vengono utilizzate perdite pari al 5%. Cioè, questo è il massimo. Se ci sono più perdite dato valore, dovrai aumentare la sezione del cavo. A proposito, non è difficile calcolare in modo indipendente le perdite di corrente se si conosce la resistenza del cablaggio e il carico di corrente. Sebbene l'opzione migliore sia utilizzare la tabella PUE, in cui viene stabilita la dipendenza del momento del carico e delle perdite. In questo caso, il momento di carico è il prodotto del consumo di energia in kilowatt e della lunghezza del cavo stesso in metri.

Diamo un'occhiata ad un esempio in cui un cavo installato lungo 30 mm in una rete corrente alternata tensione di 220 volt sopporta un carico di 3 kW. In questo caso, il momento di carico sarà uguale a 3 * 30 \u003d 90. Osserviamo la tabella PUE, che mostra che questo momento corrisponde a una perdita del 3%. Cioè, è inferiore al valore nominale del 5%. Cosa è permesso. Come accennato in precedenza, se le perdite calcolate superano la barriera del cinque percento, è necessario acquistare e installare un cavo più grande.

Attenzione! Queste perdite influiscono notevolmente sull'illuminazione con lampade a bassa tensione. Perché a 220 volt 1-2 V non si riflette fortemente, ma a 12 V è immediatamente visibile.

Attualmente fili di alluminio sono usati raramente nel cablaggio. Ma devi sapere che la loro resistenza è 1,7 volte maggiore di quella di rame. E, quindi, le loro perdite sono altrettante volte maggiori.

Per quanto riguarda le reti trifase, qui il momento di carico è sei volte maggiore. Dipende dal fatto che il carico stesso è distribuito su tre fasi e questo è, di conseguenza, un aumento del trono della coppia. Più un doppio aumento dovuto alla distribuzione simmetrica dei consumi per fasi. In questo caso, la corrente nel circuito zero dovrebbe essere uguale a zero. Se la distribuzione delle fasi è asimmetrica e ciò comporta un aumento delle perdite, sarà necessario calcolare separatamente la sezione del cavo per i carichi in ciascun filo e selezionarla in base alla dimensione massima calcolata.

Conclusione sull'argomento

Come puoi vedere, per calcolare la sezione del cavo in base al carico, devi tenere conto di vari coefficienti (in diminuzione e in aumento). Da solo, se sei un elettricista al livello di un dilettante o un maestro alle prime armi, non è facile farlo. Pertanto, consiglio: invita uno specialista altamente qualificato, lasciagli fare tutti i calcoli da solo e redigere uno schema elettrico competente. Ma l'installazione può essere eseguita con le tue mani.

Teoria calcolo dei carichi elettrici, le cui basi si sono formate negli anni '30, mirava a determinare un insieme di formule che fornissero una soluzione univoca per determinati ricevitori di potenza e grafici (indicatori) dei carichi elettrici. In generale, la pratica ha mostrato i limiti dell'approccio "dal basso verso l'alto", basato sui dati iniziali per i singoli consumatori di energia e i loro gruppi. Questa teoria rimane importante quando si calcolano le modalità operative di un piccolo numero di ricevitori di potenza con dati noti, quando si aggiunge un numero limitato di grafici, quando si calcola per 2UR.

Negli anni '80-'90. la teoria del calcolo dei carichi elettrici aderisce sempre più a metodi non formalizzati, in particolare il metodo integrato per il calcolo dei carichi elettrici, i cui elementi sono contenuti nelle "Linee guida per il calcolo dei carichi elettrici dei sistemi di alimentazione" (RTM 36.18.32.0289 ). È probabile che lavorare con banche dati informative su indicatori elettrici e tecnologici, cluster analysis e teoria del pattern recognition, costruzione di distribuzioni probabilistiche e cenologiche per la valutazione di esperti e professionisti possa finalmente risolvere il problema del calcolo dei carichi elettrici a tutti i livelli del sistema di alimentazione e in tutte le fasi della decisione tecnica o di investimento.

Formalizzazione del calcolo dei carichi elettrici sviluppato negli anni in più direzioni e portato alle seguenti modalità:

  1. empirico (metodo del coefficiente di domanda, espressioni empiriche a due termini, consumo specifico di potenza e densità di carico specifiche, schedula tecnologica);
  2. diagrammi ordinati, trasformati in calcolo secondo il fattore di potenza attiva calcolato;
  3. effettivamente statistico;
  4. modellazione probabilistica delle curve di carico.

Metodo del fattore di domanda

Il metodo del fattore di domanda è il più semplice, il più diffuso e con esso è iniziato il calcolo dei carichi. Consiste nell'usare l'espressione (2.20): secondo il valore noto (dato) Ru e i valori tabulari riportati nella letteratura di riferimento (vedi esempi in Tabella 2.1):


Si presume che il valore di Kc sia lo stesso per i ricevitori di potenza dello stesso gruppo (funzionanti nella stessa modalità), indipendentemente dal numero e dalla potenza dei singoli ricevitori. Il significato fisico è la frazione della somma delle potenze nominali dei ricevitori elettrici, che riflette statisticamente la modalità massima di funzionamento simultaneo e di caricamento simultaneo di una combinazione indefinita (implementazione) di ricevitori installati.

I dati di riferimento forniti per Kc e Kp corrispondono al valore massimo e non all'aspettativa matematica. Sommando i valori massimi, e non le medie, inevitabilmente si sovrastima il carico. Se consideriamo qualsiasi gruppo di ES della moderna economia elettrica (e non gli anni '30-'60), allora la convenzionalità del concetto di "gruppo omogeneo" diventa ovvia. Le differenze nel valore del coefficiente - 1:10 (fino a 1:100 e oltre) - sono inevitabili e sono spiegate dalle proprietà cenologiche dell'economia elettrica.

In tavola. 2.2 mostra i valori LGS che caratterizzano le pompe come gruppo. Quando si ricerca ulteriormente KQ4, ad esempio solo per le pompe dell'acqua grezza, potrebbe esserci anche uno spread di 1:10.


È più corretto imparare a valutare Kc nel suo insieme per il consumatore (sezione, reparto, officina). È utile eseguire un'analisi dei valori calcolati ed effettivi per tutti gli oggetti relativi alla tecnologia dello stesso livello del sistema di alimentazione, simile alla tabella. 1.2 e 1.3. Ciò creerà una banca di informazioni personali e garantirà l'accuratezza dei calcoli. Il metodo del consumo specifico di energia è applicabile per le sezioni (impianti) 2UR (secondo, terzo ... Livello del Sistema Energetico), dipartimenti di ZUR e officine 4UR, dove i prodotti tecnologici sono omogenei e cambiano poco quantitativamente (un aumento della produzione di solito riduce il consumo unitario di energia elettrica Aui).

Metodo "potenza massima"

In condizioni reali, il funzionamento continuo dell'utenza non significa la costanza del carico nel punto del suo collegamento per più di alto livello sistemi di alimentazione. Come valore statistico Lud, determinato per alcuni oggetti precedentemente identificati dal consumo di energia A e dal volume L /, c'è una media su un intervallo noto, spesso mensile o annuale. Pertanto, l'applicazione della formula (2.30) fornisce non il massimo, ma il carico medio. Per selezionare i trasformatori ZUR, si può prendere Рav = Рmax. Nel caso generale, soprattutto per 4UR (officina), è necessario tenere conto di Kmax come T per prendere il numero effettivo annuo (giornaliero) di ore di funzionamento della produzione con il massimo utilizzo di potenza attiva.


Metodo delle densità di carico specifiche

Il metodo delle densità di carico specifiche è vicino al precedente. Dato densità di potenza(densità di carico) y ed è determinato dall'area della struttura o sezione dell'edificio, reparto, officina (ad esempio, per officine di costruzione di macchine e lavorazione dei metalli y = 0,12 ... 0,25 kW/m2; per officine di conversione di ossigeno y = = 0,16 ... 0,32 kW/m2). Per alcune aree è possibile un carico superiore a 0,4 kW/m2, in particolare per quelle in cui sono presenti ricevitori di potenza singola con una potenza unitaria di 1,0 ... 30,0 MW.

Metodo del diagramma di processo

Il metodo di pianificazione tecnologica si basa sulla pianificazione dell'unità, della linea o del gruppo di macchine. Ad esempio, viene specificato il programma di funzionamento di un forno fusorio per acciaio ad arco: il tempo di fusione (27 ... 50 min), il tempo di ossidazione (20 ... 80 min), il numero di fusioni, il collegamento tecnologico con l'operazione di altre unità di fusione dell'acciaio sono indicate. Il grafico consente di determinare il consumo totale di elettricità per fusione, la media per ciclo (tenendo conto del tempo fino alla fusione successiva) e il carico massimo per il calcolo della rete di alimentazione.

Metodo grafico ordinato

Il metodo dei diagrammi ordinati, che è stato applicato nella direttiva negli anni '60 - '70. per tutti i livelli del sistema di alimentazione e in tutte le fasi della progettazione, negli anni '80-'90. è stato trasformato nel calcolo dei carichi secondo il fattore di potenza attiva calcolato. Se sono disponibili dati sul numero di ricevitori di potenza, la loro potenza, modalità di funzionamento, si consiglia di utilizzarli per calcolare gli elementi del sistema di alimentazione 2UR, ZUR (fili, cavi, sbarre, apparecchiature a bassa tensione) che forniscono un carico di potenza con tensione fino a 1 kV (semplificato per il numero effettivo di ricevitori dell'intera officina, ovvero per una rete con una tensione di 6 - 10 kV 4UR). La differenza tra il metodo dei diagrammi ordinati e il calcolo per fattore di potenza attiva nominale risiede nella sostituzione del fattore massimo, sempre inteso inequivocabilmente come rapporto Pmax / Rav (2,16), con il fattore di potenza attiva nominale Ap. L'ordine di calcolo per l'elemento nodo è il seguente:

Viene compilato un elenco (numero) di ricevitori di potenza, indicando la loro potenza nominale PHOMi (installata);

Si determina il turno di lavoro con il maggior consumo di energia elettrica e si concorda la giornata caratteristica (con i tecnologi e l'impianto elettrico);

Vengono descritte le caratteristiche del processo tecnologico che influiscono sul consumo di energia, si distinguono i ricevitori di potenza con elevata irregolarità del carico (sono considerati in modo diverso, in base al carico massimo effettivo);

Sono esclusi dal calcolo (lista) i seguenti ricevitori elettrici: a) bassa potenza; b) riserva secondo le condizioni per il calcolo dei carichi elettrici; c) inclusi sporadicamente;

Vengono determinati i gruppi m di ricevitori elettrici aventi lo stesso tipo (modo) di funzionamento;

Da questi gruppi si distinguono i sottogruppi che hanno lo stesso valore del fattore di utilizzo individuale a:u/;

Vengono assegnati ricevitori elettrici della stessa modalità di funzionamento e viene determinata la loro potenza media;

Viene calcolato il carico reattivo medio;

Esiste un coefficiente di utilizzazione di gruppo Kn della potenza attiva;

Si calcola il numero effettivo di ricevitori di potenza in un gruppo di n ricevitori di potenza:

dove il numero effettivo (ridotto) di ricevitori di potenza è il numero di ricevitori di potenza della stessa potenza omogenei in termini di funzionamento, che dà lo stesso valore del massimo P calcolato come gruppo di ricevitori di potenza diversi per potenza e modalità di funzionamento.

Con il numero di ricevitori di potenza in un gruppo di quattro o più, è consentito prendere pe uguale a n (il numero effettivo di ricevitori di potenza), a condizione che il rapporto tra la potenza nominale del ricevitore di potenza più grande Pmutm e la potenza nominale del ricevitore di potenza più piccolo Dom mm è inferiore a tre. Nel determinare il valore di p, è consentito escludere i ricevitori di piccola potenza, la cui potenza totale non supera il 5% della potenza nominale dell'intero gruppo;

In base ai dati di riferimento e alla costante di tempo di riscaldamento T0 si assume il valore del coefficiente calcolato Kp;

Il carico massimo calcolato è determinato:

Carichi elettrici i singoli nodi del sistema di alimentazione in reti con tensioni superiori a 1 kV (situati a 4UR, 5UR) sono stati determinati in modo simile con l'inclusione delle perdite in.

I risultati del calcolo sono riassunti in una tabella. Questo completa il calcolo dei carichi in base al fattore di potenza attiva calcolato.

Il carico massimo calcolato di un gruppo di ricevitori elettrici Рmax può essere trovato in modo semplificato:

dove Рnom - potenza nominale del gruppo (la somma delle potenze nominali, ad eccezione di quelle di riserva secondo il calcolo dei carichi elettrici); Рav.cm ~ potenza attiva media per il turno più intenso.

Il calcolo secondo la formula (2.32) è ingombrante, difficile da capire e da applicare e, soprattutto, dà spesso un doppio (o più) errore. Il metodo supera la casualità non gaussiana, l'incertezza e l'incompletezza delle informazioni iniziali con le seguenti ipotesi: i ricevitori di potenza con lo stesso nome hanno gli stessi coefficienti, i motori in standby sono esclusi in base alle condizioni dei carichi elettrici, il fattore di utilizzo è considerato indipendente da il numero di ricevitori di potenza nel gruppo, si distinguono i ricevitori di potenza con un programma di carico quasi costante, i più piccoli sono esclusi dal calcolo dei ricevitori di potenza. Il metodo non è differenziato per i diversi livelli del sistema di alimentazione e per le diverse fasi di attuazione (coordinamento) del progetto. Si presume che il coefficiente calcolato della massima potenza attiva Kmax tenda all'unità con un aumento del numero di ricevitori di potenza (in effetti, non è così - le statistiche non lo confermano. Per un reparto in cui ci sono 300 ... ,2… 1.4). Implementazione relazioni di mercato, portando all'automazione, alla diversità dei prodotti, allo spostamento dei ricevitori elettrici da un gruppo all'altro.

La definizione statistica di Rav.cm per le imprese operative è complicata dalla difficoltà di scegliere il turno più occupato (trasferimento dell'inizio del lavoro per diverse categorie di lavoratori all'interno di un turno, lavoro su quattro turni, ecc.). Nelle misurazioni compare l'incertezza (sovrapposizione all'assetto amministrativo-territoriale). Le restrizioni da parte del sistema elettrico portano a regimi in cui il carico massimo Ptx si verifica in un turno, mentre il consumo di energia elettrica è maggiore in un altro turno. Quando si determina Рр, è necessario abbandonare Рср.см, escludendo i calcoli intermedi.

Una considerazione dettagliata delle carenze del metodo è causata dalla necessità di dimostrare che il calcolo dei carichi elettrici, basato sulle idee classiche sul circuito elettrico e sulle curve di carico, in teoria non può fornire una precisione sufficiente.

I metodi statistici per il calcolo dei carichi elettrici sono costantemente difesi da numerosi specialisti. Il metodo tiene conto del fatto che anche per un gruppo di meccanismi operanti in una data area di produzione, i coefficienti e gli indicatori variano ampiamente. Ad esempio, il fattore di inclusione per macchine utensili non automatiche dello stesso tipo varia da 0,03 a 0,95, caricando A3 - da 0,05 a 0,85.

Il compito di trovare il massimo della funzione Рр in un determinato intervallo di tempo è complicato dal fatto che i ricevitori di potenza e i consumatori con diverse modalità operative sono alimentati da 2UR, ZUR, 4UR. Il metodo statistico si basa sulla misurazione dei carichi delle linee che alimentano gruppi caratteristici di ricevitori di potenza, senza fare riferimento alla modalità di funzionamento dei singoli ricevitori di potenza e alle caratteristiche numeriche dei singoli grafici.

(xtypo_quote) Il metodo utilizza due caratteristiche integrali: la media del carico generale PQp e la deviazione standard generale, dove la dispersione DP è presa per lo stesso intervallo di media. (/xtypo_quote)

Il carico massimo è determinato come segue:



Il valore di p è considerato diverso. Nella teoria delle probabilità viene spesso utilizzata la regola dei tre sigma: Pmax = Pavg ± Za, che, con distribuzione normale, corrisponde ad una probabilità limite di 0,9973. La probabilità di superare il carico dello 0,5% corrisponde a ð = 2,5; per p = 1,65 viene fornita una probabilità di errore del 5%.

Il metodo statistico è un metodo affidabile per studiare i carichi di un'impresa industriale operativa, fornendo un valore relativamente corretto del rivendicato impresa industriale carico massimo Pi(miiX) durante le ore di massimo nel sistema di alimentazione. In questo caso è necessario assumere una distribuzione gaussiana del funzionamento dei ricevitori elettrici (consumatori).

Il metodo di modellazione probabilistica dei grafici di carico prevede uno studio diretto della natura probabilistica delle successive variazioni casuali del carico totale di gruppi di ricevitori di potenza nel tempo e si basa sulla teoria dei processi casuali, con l'aiuto della quale l'autocorrelazione (formula ( 2.10)), si ottengono funzioni di correlazione incrociata e altri parametri. Gli studi sui programmi di lavoro dei ricevitori elettrici di grande capacità unitaria, i programmi di lavoro di officine e imprese determinano le prospettive per il metodo di controllo delle modalità di consumo energetico e il livellamento dei programmi.

Determinazione dei carichi massimi con il metodo del fattore di domanda

Questo metodo è il più semplice e si riduce al calcolo del carico attivo massimo utilizzando la formula:

Il metodo del fattore di domanda può essere utilizzato per calcolare i carichi per quei singoli gruppi di ricevitori di potenza, officine e imprese in generale, per i quali esistono dati sul valore di questo coefficiente (vedi).

Nel calcolo dei carichi per i singoli gruppi di ricevitori elettrici, questo metodo è consigliato per quei gruppi i cui ricevitori elettrici funzionano con un carico costante e con un coefficiente di commutazione uguale (o prossimo a) uno, come motori elettrici di pompe, ventilatori, ecc. .

In base al valore di P30 ottenuto per ciascun gruppo di ricevitori di potenza si determina il carico reattivo:

inoltre tanφ è determinato da cosφ, caratteristico di questo gruppo di ricevitori di potenza.

Quindi, i carichi attivi e reattivi vengono sommati separatamente e si trova il carico totale:

I carichi ΣР30 e ΣQ30 sono le somme dei massimi per i singoli gruppi di ricevitori di potenza, mentre di fatto va determinato il massimo della somma. Pertanto, quando si determinano i carichi su una sezione di rete con un numero elevato di gruppi eterogenei di ricevitori di potenza, si dovrebbe introdurre il coefficiente di sovrapposizione massimo KΣ, ovvero prendere:

Il valore di KΣ è compreso tra 0,8 e 1 e limite inferiore di solito viene preso quando si calcolano i carichi in tutta l'impresa nel suo insieme.

Per le alte potenze, così come per i ricevitori elettrici, raramente o anche per la prima volta incontrati nella pratica progettuale, i fattori di domanda dovrebbero essere individuati chiarendo, insieme ai tecnologi, i fattori di carico effettivi.

Determinazione dei carichi massimi mediante il metodo dell'espressione a due termini

Questo metodo è stato proposto dall'Ing. DS Livshits inizialmente per determinare i carichi di progetto per i motori elettrici di un singolo azionamento di macchine utensili per la lavorazione dei metalli, quindi è stato esteso ad altri gruppi di ricevitori elettrici.

Secondo questo metodo, il carico attivo massimo in mezz'ora per un gruppo di ricevitori di potenza della stessa modalità operativa è determinato dall'espressione:

dove Run è la potenza installata di n ricevitori di potenza maggiori, b, c-coefficienti che sono costanti per un particolare gruppo di ricevitori di potenza della stessa modalità operativa.

Secondo il significato fisico, determina il primo termine della formula di calcolo potenza media e la seconda - potenza aggiuntiva, che può avvenire entro mezz'ora a causa della coincidenza del carico massimo dei singoli ricevitori di potenza del gruppo. Di conseguenza:

Ne consegue che per piccoli valori di Rup rispetto a Ru, che si verifica con un gran numero di ricevitori di potenza più o meno della stessa potenza, K30 ≈KI, e il secondo termine della formula di calcolo può essere trascurato in tali casi, prendendo P30 ≈ bRp ≈ Rav.cm. Al contrario, con un numero ridotto di ricevitori di potenza, soprattutto se differiscono nettamente per potenza, l'influenza del secondo termine della formula diventa molto significativa.

I calcoli con questo metodo sono più ingombranti rispetto al metodo del coefficiente di domanda. Pertanto, l'uso del metodo dell'espressione a due termini si giustifica solo per gruppi di ricevitori di potenza funzionanti con carico variabile e con piccoli fattori di commutazione, per i quali i fattori di domanda o sono del tutto assenti o possono portare a risultati errati. In particolare, ad esempio, è possibile consigliare l'uso di questo metodo per motori elettrici di macchine utensili per la lavorazione dei metalli e per forni elettrici a resistenza di bassa potenza con carico periodico dei prodotti.

La metodologia per determinare il carico totale S30 utilizzando questo metodo è simile a quella descritta per il metodo del fattore di domanda.

Determinazione dei carichi massimi con il metodo del numero effettivo di ricevitori elettrici.

Per numero effettivo di ricevitori di potenza si intende un tale numero di ricevitori, uguale in potenza ed omogeneo nel modo di funzionamento, che determina lo stesso valore del massimo calcolato come un insieme di ricevitori di diversa potenza e modo di funzionamento.

Il numero effettivo di ricevitori di potenza è determinato dall'espressione:

Per dimensione n e e il fattore di utilizzazione corrispondente a questo gruppo di ricevitori di potenza, secondo le tabelle di riferimento, si determina il coefficiente di KM massimo e quindi il carico attivo massimo in mezz'ora

Per calcolare il carico di un qualsiasi gruppo di ricevitori di potenza della stessa modalità operativa, la definizione di pe ha senso solo se i ricevitori di potenza inclusi nel gruppo differiscono significativamente in potenza.

Con la stessa potenza p dei ricevitori elettrici inclusi nel gruppo

ovvero il numero effettivo di motori elettrici è uguale al numero effettivo. Pertanto, con potenze uguali o leggermente diverse dei ricevitori di potenza del gruppo, si consiglia di determinare il KM dal numero effettivo di ricevitori di potenza.

Quando si calcola il carico per più gruppi di ricevitori di potenza, è necessario determinare il valore medio del fattore di utilizzo utilizzando la formula:

Il metodo del numero effettivo di ricevitori di potenza è applicabile a qualsiasi gruppo di ricevitori di potenza, compresi i ricevitori di potenza con funzionamento intermittente. In quest'ultimo caso, la potenza installata Ru viene ridotta a PV = 100%, cioè a un funzionamento a lungo termine.

Il metodo del numero effettivo di ricevitori di potenza è migliore di altri metodi in quanto il fattore massimo, che è una funzione del numero di ricevitori di potenza, è coinvolto nella determinazione del carico. In altre parole, questo metodo calcola la somma massima dei carichi dei singoli gruppi e non la somma dei massimi, come avviene, ad esempio, con il metodo del fattore di domanda.

Per calcolare la componente reattiva del carico Q30 dal valore trovato di P30, è necessario determinare tanφ. A tale scopo, è necessario calcolare i carichi medi di turno per ciascun gruppo di ricevitori di potenza e determinare tanφ dal rapporto:

Tornando alla definizione di pe, va notato che con un gran numero di gruppi e una diversa potenza dei singoli ricevitori di potenza in gruppi, trovare ΣРу2 risulta essere praticamente inaccettabile. Pertanto, viene utilizzato un metodo semplificato per determinare pe, a seconda del valore relativo del numero affettivo di ricevitori di potenza p "e \u003d ne / n.

Questo numero si trova nelle tabelle di riferimento a seconda dei rapporti:

dove n1 è il numero di ricevitori di potenza, ciascuno dei quali ha una potenza di almeno la metà della potenza del ricevitore di potenza più potente, ΣРпг1 è la somma delle capacità installate di questi ricevitori di potenza, n è il numero di tutti i ricevitori di potenza, ΣPу è la somma delle capacità installate di tutti i ricevitori di potenza.

Determinazione dei carichi massimi secondo norme specifiche consumo di energia elettrica per unità di produzione

Avere informazioni sulla produttività pianificata di un'impresa, un'officina o gruppo tecnologico ricevitori e circa , è possibile calcolare la mezz'ora massima carico attivo per espressione,

dove Wyd è il consumo specifico di elettricità per tonnellata di prodotti, M è la produzione annua, Tm.a è il numero di ore annue di utilizzo del carico attivo massimo.

In questo caso il carico totale viene determinato in base al fattore di potenza annuo medio ponderato:

Questo metodo di calcolo può servire per una determinazione approssimativa dei carichi per le imprese nel loro insieme o per singole officine che producono prodotti finiti. Per calcolare i carichi per le singole sezioni delle reti elettriche, l'uso di questo metodo, di regola, è impossibile.

Casi particolari di determinazione dei carichi massimi con numero di ricevitori elettrici fino a cinque

Il calcolo del carico di gruppi con un numero ridotto di ricevitori di potenza può essere eseguito nei seguenti modi semplificati.

1. Se nel gruppo sono presenti due o tre ricevitori elettrici, è possibile assumere come carico massimo calcolato la somma delle potenze nominali dei ricevitori elettrici:

e corrispondentemente

Per i ricevitori elettrici omogenei per tipo, potenza e modalità di funzionamento è consentita l'addizione aritmetica delle piene potenze. Quindi,

2. Se nel gruppo sono presenti da quattro a cinque ricevitori elettrici dello stesso tipo, potenza e modo di funzionamento, il carico massimo può essere calcolato in base al fattore di carico medio, e in questo caso la somma aritmetica delle potenze totali è permesso:

3. Con lo stesso numero di diversi tipi di ricevitori di potenza, il carico massimo calcolato deve essere preso come somma dei prodotti della potenza nominale dei ricevitori di potenza e dei fattori di carico caratteristici di questi ricevitori di potenza:

e corrispondentemente:

Determinazione dei carichi massimi in presenza nel gruppo, insieme a ricevitori elettrici trifase, anche monofase

Se la potenza totale installata dei ricevitori di potenza monofase fissi e mobili non supera il 15% della potenza totale dei ricevitori di potenza trifase, l'intero carico può essere considerato trifase, indipendentemente dal grado di uniformità di distribuzione di carichi monofase per fasi.

Diversamente, cioè se la potenza totale installata dei ricevitori di potenza monofase supera il 15% della potenza totale dei ricevitori di potenza trifase, la distribuzione dei carichi monofase per fasi deve essere effettuata in modo tale che il maggior grado di si ottiene l'uniformità.

Quando ciò è possibile, i carichi possono essere calcolati nel modo consueto, in caso contrario, il calcolo dovrebbe essere eseguito per una delle fasi più trafficate. In questo caso sono possibili due casi:

1. tutti i ricevitori elettrici monofase sono collegati alla tensione di fase,

2. Tra i ricevitori elettrici monofase ci sono quelli collegati alla tensione di rete.

Nel primo caso, un terzo della loro potenza effettiva dovrebbe essere presa come potenza installata per gruppi di ricevitori di potenza trifase (se presenti), per gruppi di ricevitori di potenza monofase - la potenza collegata alla fase più caricata.

Sulla base delle potenze di fase così ottenute, si calcola il carico massimo della fase più caricata con uno qualsiasi dei metodi, quindi, moltiplicando questo carico per 3, si determina il carico della linea trifase.

Nel secondo caso, la fase più caricata può essere determinata solo calcolando le potenze medie, per le quali i carichi monofase collegati alla tensione di linea devono essere portati alle fasi corrispondenti.

Ridotto alla fase a Potenza attiva i ricevitori monofase, compresi, ad esempio, tra le fasi ab e ac, sono determinati dall'espressione:

Rispettivamente, potere reattivo tali ricevitori

qui Pab, Ras sono le potenze connesse alla tensione di linea tra le fasi ab e ac, rispettivamente, p(ab)a, p(ac)a, q(ab)a, q(ac)a, sono i fattori di riduzione di i carichi collegati alla tensione di linea, alla fase a.

Mediante permutazione circolare degli indici, si possono ottenere espressioni per portare la potenza in qualsiasi fase.

Perché è necessario calcolare il carico sul cavo?

Uno dei parametri principali che determinano il costo di un cavo è la sua sezione trasversale. Più è grande, più alto è il suo prezzo. Ma se acquisti un filo economico, la cui sezione trasversale non corrisponde ai carichi nel circuito, la densità di corrente aumenta. Per questo motivo, aumenta la resistenza e il rilascio di energia termica durante il passaggio dell'elettricità. Le perdite di elettricità aumentano e l'efficienza del sistema diminuisce. Durante l'intero periodo di funzionamento, il consumatore paga per perdite significative di elettricità.

Ma questo non è l'unico svantaggio dell'installazione di un cavo con una sezione selezionata in modo errato. A causa della maggiore generazione di calore, l'isolamento dei fili si riscalda eccessivamente, riducendo la durata dei fili e spesso causando un cortocircuito.

Il calcolo del carico del cavo consente:

  • Ridurre le bollette elettriche;
  • Aumentare la durata del cablaggio;
  • Ridurre il rischio di cortocircuito.

Quali perdite si verificano quando passa una corrente elettrica?

Quando si calcola il carico sul cavo, è necessario considerare:

1. Perdite corrente elettrica quando si passa attraverso i fili

Il movimento dell'energia elettrica dal generatore di corrente ai ricevitori (elettrodomestici, materiale elettrico, apparecchi di illuminazione) è accompagnato dal rilascio di energia termica. Questo processo fisico non serve. Il calore rilasciato riscalda i gusci isolanti, riducendone la durata. Diventano più fragili e si rompono rapidamente. La violazione dell'integrità dell'isolamento può causare un cortocircuito quando i fili entrano in contatto tra loro e, a contatto con una persona, una lesione pericolosa.

trasformazione energia elettrica in termica è dovuta alla resistenza, che aumenta all'aumentare della densità della corrente che passa. Questo valore è calcolato dalla formula:

J = I/S a/mm2

  • I - forza attuale;

Quando si installa il cablaggio interno, la densità di corrente non deve superare 6 A/mm2. Per le altre opere, il calcolo della sezione del cavo per corrente viene effettuato sulla base delle tabelle contenute nel Regolamento Apparecchio e operazione tecnica impianti elettrici (PUE e PTEEP).

Se il valore di densità calcolato è maggiore di quello consigliato, è necessario acquistare un cavo con sezione del filo maggiore. Nonostante l'aumento del costo del cablaggio, tale soluzione è giustificata dal punto di vista economico. La scelta di un cavo per il cablaggio con la dimensione della sezione trasversale ottimale ne aumenterà la durata più volte funzionamento sicuro e ridurre la perdita di elettricità quando si passa attraverso i fili.

2. Perdite dovute a resistenza elettrica materiali

La resistenza dei materiali che si verifica durante la trasmissione della corrente elettrica non porta solo al rilascio di energia termica e al riscaldamento dei fili. C'è anche una perdita di tensione, che influisce negativamente sul funzionamento di apparecchiature elettriche, elettrodomestici e apparecchi di illuminazione.

Quando si installa il cablaggio elettrico, è necessario calcolare anche il valore della resistenza di linea (Rl). Si calcola con la formula:

La caduta di tensione è definita come ΔUl = IRl e il suo valore non deve essere superiore al 5% dell'originale e per i carichi di illuminazione non superiore al 3%. Se è più grande, è necessario scegliere un cavo di sezione maggiore o di materiale diverso, con una resistività inferiore. Nella maggior parte dei casi, sia dal punto di vista tecnico che economico, è consigliabile aumentare la sezione del cavo.

Scelta del materiale del cavo

Il nostro catalogo prodotti via cavo a Brest comprende un'ampia selezione di cavi realizzati in vari materiali:

  • Rame

Il rame ha una resistività molto bassa (solo l'oro è inferiore), quindi la conduttività fili di rame molto più alto dell'alluminio. Non si ossida, il che aumenta significativamente il periodo di funzionamento efficace. Il metallo è molto flessibile, il cavo può essere piegato e arrotolato molte volte. A causa dell'elevata duttilità, è possibile produrre anime più sottili (le anime in rame sono fatte da 0,3 mm2, la dimensione minima di un'anima in alluminio è 2,5 mm2).

La resistività inferiore consente di ridurre il rilascio di energia termica durante il passaggio della corrente, pertanto è consentito utilizzare solo fili di rame durante la posa di cavi interni in locali residenziali.

  • Alluminio

La resistenza specifica dell'alluminio è superiore a quella di oro, rame e argento, ma inferiore a quella di altri metalli e leghe.

Vantaggio principale cavo in alluminio prima del rame: il suo prezzo è molte volte inferiore. È anche molto più leggero, il che facilita l'installazione delle reti elettriche. Quando si installa l'elettricità grande lunghezza queste caratteristiche sono critiche.

L'alluminio non si corrode, ma se esposto all'aria, si forma una pellicola sulla sua superficie. Protegge il metallo dall'esposizione all'umidità atmosferica, ma praticamente non conduce corrente. Questa caratteristica rende difficile il collegamento dei cavi.

I principali tipi di calcolo della sezione

Il calcolo dei carichi sul filo deve essere eseguito secondo tutte le caratteristiche significative:

Per potere

Viene determinata la potenza totale di tutti i dispositivi che consumano elettricità in una casa, un appartamento, in un'officina di produzione. Il consumo di energia degli elettrodomestici e delle apparecchiature elettriche è indicato dal produttore.

È inoltre necessario tenere conto dell'elettricità consumata apparecchi di illuminazione. Tutti gli elettrodomestici di casa funzionano raramente contemporaneamente, ma il calcolo della sezione del cavo in base alla potenza viene eseguito con un margine, il che rende il cablaggio più affidabile e sicuro. Per gli impianti industriali, un calcolo più complesso viene eseguito utilizzando i fattori di domanda e simultaneità.

Per tensione

Il calcolo della sezione del cavo per la tensione si basa sul tipo di rete elettrica. Può essere monofase (negli appartamenti di edifici a più piani e nella maggior parte dei singoli cottage) e trifase (nelle imprese). Tensione in rete monofaseè 220 V, in trifase - 380 V.

Se la potenza totale degli apparecchi elettrici nell'appartamento è di 15 kW, per il cablaggio monofase questa cifra sarà di 15 kW e per il cablaggio trifase sarà 3 volte inferiore - 5 kW. Ma quando si installa il cablaggio trifase, viene utilizzato un cavo con una sezione trasversale più piccola, ma contenente non 3, ma 5 fili.

A carico

Il calcolo della sezione del cavo in funzione del carico richiede anche il calcolo della potenza totale delle apparecchiature elettriche. È auspicabile aumentare questo valore del 20-30%. Il cablaggio viene eseguito per molto tempo e il numero di elettrodomestici nell'appartamento o delle apparecchiature nell'officina può aumentare.

Quindi dovresti determinare quale apparecchiatura può essere accesa contemporaneamente. Questa cifra può variare in modo significativo nelle diverse case. Alcuni un gran numero di elettrodomestici o apparecchiature elettriche che vengono utilizzati più volte al mese o all'anno. Altri hanno in casa solo elettrodomestici essenziali ma usati di frequente.

A seconda del valore del fattore di simultaneità, la potenza può differire leggermente o più volte dal carico.

Potenza installata (kW) per cavi aperti
Sezione del conduttore, mm2 Cavi con conduttori in rame Cavi con conduttori in alluminio
Tensione 220 V Tensione 380 V Tensione 220 V Tensione 380 V
0,5 2,4 - - -
0,75 3,3 - - -
1 3,7 6,4 - -
1,5 5 8,7 - -
2 5,7 9,8 4,6 7,9
2,5 6,6 11 5,2 9,1
4 9 15 7 12
5 11 19 8,5 14
10 17 30 13 22
16 22 38 16 28
25 30 53 23 39
35 37 64 28 49
Potenza installata (kW) per cavi posati in un cancello o tubo
Sezione del conduttore, mm2 Cavi con conduttori in rame Cavi con conduttori in alluminio
Tensione 220 V Tensione 380 V Tensione 220 V Tensione 380 V
1 3 5,3 - -
1,5 3,3 5,7 - -
2 4,1 7,2 3 5,3
2,5 4,6 7,9 3,5 6
4 5,9 10 4,6 7,9
5 7,4 12 5,7 9,8
10 11 19 8,3 14
16 17 30 12 20
25 22 38 14 24
35 29 51 16 -

Per corrente

Per il calcolo corrente nominale viene utilizzato il valore della potenza totale del carico. Sapendo questo, il carico di corrente massimo consentito è calcolato dalla formula:

  • io - nominale attuale;
  • P - totale. potenza;
  • U - tensione;
  • cosφ - fattore di potenza.

In base al valore ottenuto, nelle tabelle troviamo la dimensione ottimale della sezione del cavo.

Carico di corrente consentito per un cavo con conduttori in rame posati nascosti
Sezione dei conduttori, mm Conduttori, fili e cavi in ​​rame
Tensione 220 V Tensione 380 V
1,5 19 16
2,5 27 25
4 38 30
6 46 40
10 70 50
16 85 75
25 115 90
35 135 115
50 175 145
70 215 180
95 260 220
120 300 260

Sfumature importanti per il corretto calcolo del carico sul cavo

Durante la progettazione di qualsiasi circuiti elettrici viene eseguito il calcolo della potenza. Sulla base di esso, la scelta Elementi basici e viene calcolato il carico ammissibile. Se il calcolo per il circuito corrente continua non è difficile (secondo la legge di Ohm, è necessario moltiplicare la corrente per la tensione - P \u003d U * I), quindi con il calcolo della potenza CA - non tutto è così semplice. Per una spiegazione sarà necessario fare riferimento alle basi dell'ingegneria elettrica, senza entrare nei dettagli, daremo un breve riassunto delle tesi principali.

Potenza totale e suoi componenti

Nei circuiti CA, il calcolo della potenza viene effettuato tenendo conto delle leggi delle variazioni sinusoidali di tensione e corrente. A tal proposito è stato introdotto il concetto di potenza totale (S), che comprende due componenti: reattiva (Q) e attiva (P). Una descrizione grafica di queste grandezze può essere fatta attraverso il triangolo di potenza (vedi Fig. 1).

Per componente attiva (P) si intende la potenza del carico utile (conversione irreversibile dell'elettricità in calore, luce, ecc.). Questo valore è misurato in watt (W), a livello domestico è consuetudine calcolare in kilowatt (kW), nel settore industriale - megawatt (mW).

La componente reattiva (Q) descrive il carico elettrico capacitivo e induttivo nel circuito AC, l'unità di misura di questo valore è il Var.

Riso. 1. Triangolo delle potenze (A) e delle tensioni (V)

In accordo con la rappresentazione grafica, i rapporti nel triangolo di potenza possono essere descritti utilizzando identità trigonometriche elementari, il che rende possibile l'utilizzo le seguenti formule:

  • S \u003d √P 2 +Q 2, - per piena potenza;
  • e Q = U*I*cos⁡ φ e P = U*I*sin φ per i componenti reattivi e attivi.

Questi calcoli sono applicabili per una rete monofase (ad esempio, 220 V per uso domestico), per calcolare la potenza rete trifase(380 V) è necessario aggiungere un moltiplicatore alle formule - √3 (con carico simmetrico) oppure sommare le potenze di tutte le fasi (se il carico è sbilanciato).

Per una migliore comprensione dell'effetto dei componenti di piena potenza, consideriamo la manifestazione "pura" del carico in forma attiva, induttiva e capacitiva.

Carico resistivo

Prendiamo un circuito ipotetico che utilizzi una resistenza "pura" e una sorgente di tensione CA appropriata. Una descrizione grafica del funzionamento di tale circuito è mostrata in Figura 2, che mostra i parametri principali per un certo intervallo di tempo (t).


 Figura 2. Potenza di un carico resistivo ideale

Possiamo vedere che la tensione e la corrente sono sincronizzate sia in fase che in frequenza, mentre la potenza ha il doppio della frequenza. Si noti che la direzione di questo valore è positiva ed è in costante aumento.

carico capacitivo

Come si può vedere nella Figura 3, il grafico delle caratteristiche del carico capacitivo è leggermente diverso dal carico attivo.


 Figura 3. Grafico di un carico capacitivo ideale

La frequenza delle fluttuazioni di potenza capacitiva è il doppio della frequenza della sinusoide della variazione di tensione. Per quanto riguarda il valore totale di questo parametro, durante un periodo dell'armonica è uguale a zero. Allo stesso tempo, non si osserva nemmeno un aumento di energia (∆W). Questo risultato indica che il suo movimento avviene in entrambe le direzioni della catena. Cioè, quando la tensione aumenta, c'è un accumulo di carica nella capacità. Quando si verifica un semiciclo negativo, la carica accumulata viene scaricata nel circuito del circuito.

Nel processo di accumulo di energia nella capacità di carico e successiva scarica, non viene eseguito alcun lavoro utile.

Carico induttivo

Il grafico sottostante mostra la natura del "pulito" carico induttivo. Come puoi vedere, è cambiata solo la direzione della potenza, poiché per l'aumento è uguale a zero.


Impatto negativo del carico reattivo

Negli esempi precedenti, sono state considerate le opzioni in cui è presente un carico reattivo "pulito". Fattore di influenza resistenza attiva non è stato preso in considerazione. In tali condizioni, l'effetto reattivo è zero, il che significa che può essere ignorato. Come capisci, in condizioni reali questo è impossibile. Anche se ipoteticamente esistesse un tale carico, non si può escludere la resistenza dei conduttori in rame o alluminio del cavo necessaria per collegarlo alla fonte di alimentazione.

Il componente reattivo può manifestarsi sotto forma di riscaldamento dei componenti attivi del circuito, ad esempio un motore, un trasformatore, fili di collegamento, cavo di alimentazione, ecc. Per questo viene spesa una certa quantità di energia, il che porta a una diminuzione delle caratteristiche principali.

La potenza reattiva agisce sul circuito come segue:

  • non produce alcun lavoro utile;
  • provoca gravi perdite e carichi anomali sugli apparecchi elettrici;
  • può causare un grave incidente.

Ecco perché, quando si effettuano calcoli appropriati per il circuito elettrico, è impossibile escludere il fattore di influenza dei carichi induttivi e capacitivi e, se necessario, prevedere l'uso sistemi tecnici per risarcirla.

Calcolo del consumo di energia

Nella vita di tutti i giorni, devi spesso fare i conti con il calcolo del consumo di energia, ad esempio per controllare il carico consentito sul cablaggio prima di collegare un consumatore elettrico ad alta intensità di risorse (condizionatore d'aria, caldaia, stufa elettrica, ecc.). Anche in un tale calcolo è necessario scegliere gli interruttori automatici centralino attraverso il quale l'appartamento è collegato alla rete elettrica.

In questi casi non è necessario calcolare la potenza per corrente e tensione, è sufficiente sommare l'energia consumata di tutti i dispositivi che possono essere accesi contemporaneamente. Senza contattare i calcoli, puoi scoprire questo valore per ciascun dispositivo in tre modi:



Durante il calcolo, è necessario tenere conto del fatto che la potenza di avviamento di alcuni apparecchi elettrici può differire in modo significativo da quella nominale. Per i dispositivi consumer, questo parametro non è quasi mai specificato in documentazione tecnica, quindi, è necessario fare riferimento alla tabella corrispondente, che contiene i valori medi dei parametri della potenza di avviamento per i vari dispositivi (si consiglia di scegliere il valore massimo).

Consigliamo la lettura