определение и виды нагрузок, зависимость от параметров сети, способы учесть киловатты

По работе квартирного электросчётчика можно проследить, что накручивание киловатт-часов происходит тем быстрее, чем большая нагрузка подается на сеть. На этом основан один из способов того, как измеряется мощность. Существует несколько разновидностей показателя, обозначаемого по первой букве английского watt — W. От параметров электросхемы жилища зависит величина энергопотребления — оно прямо пропорционально мощности подключённых токоприёмников.

Виды электрической мощности

Физическая величина W представляет собой скорость изменения, передачи, потребления и преобразования энергии рассматриваемой системы. Конкретно определение мощности звучит как отношение выполняемой в какой-то период работы к промежутку времени действия: W=ΔА/Δ t, Дж/с=ватт (Вт).

В отношении электрической сети речь идёт о перемещении заряда под действием напряжения: А=U. Потенциал между двумя точками проводника — и есть показатель энергии движения единичного нуклона. Полная работа протекания всего количества электронов — Ап=U*Q, где Q — общее число зарядов в сети. В этом случае формула мощности приобретает вид W=U*Q/t, выражение Q/t — электроток (I), то есть W=U*I.

В энергетике различают несколько терминов W:

• Активная (полезная W) в ваттах — она выражается в полном преобразовании одной нагрузки в другую. Примером служит лампочка, при горении которой электричество всецело переходит в тепло и свет.
• Реактивная, Wр — сопровождается появлением индукции, в результате чего часть энергии возвращается в сеть, негативно влияет на состояние схемы, нарушая баланс тока и напряжения. Измеряется в вольт-амперах реактивных ВАр.
• Полная, W=Wа+Wр — обозначается ВА или кВА, МВА.
• Мощность смыслового понимания: максимальная — по составу энергетического оборудования, присоединённая — суммарная по всем потребителям сети, трансформаторная — по энергии имеющихся преобразователей, установленная — алгебраически сложенная наибольшая активная мощность приборов, заявленная — определённая договором между потребителем и электроснабжающей организацией. Все перечисленные виды измеряют в мегаваттах — МВт.

Подробнее следует остановиться на реактивной составляющей полной мощности. Обычно Wр является паразитной, вредной. Её понятие связано с пусковыми токами, она создаётся в устройствах как результат индуктивных и ёмкостных энергетических колебаний электромагнитного поля. Определяется из выражения Wр=U*I*sinφ, где синус угла — фазовый сдвиг между падением напряжения и рабочим током в трансформаторах, моторах и конденсаторах.

Характер установленного оборудования предопределяет избыточность Wр, когда преобладают ёмкостные приборы и потенциал увеличивается, или дефицитность, если превалирует индуктивность сети (напряжение снижается). При использовании принципа противоположности действия разработаны устройства, позволяющие компенсировать вредность Wр и повысить качество и эффективность энергоснабжения.

Влияние параметров сети на киловатты

Из формулы W=U*I, видно, что мощность зависит одновременно от двух характеристик энергосистемы — напряжения и силы тока. Их влияние на параметры сети паритетное. Процесс образования электрической мощности можно описать следующим образом:

• U — это работа, потраченная на перемещение 1 кулона;
• I — количество зарядов, протекающих через проводник за 1 секунду.

По расчётному значению W определяют потреблённую энергию сети, умножив величину мощности на время её расходования. Изменяя один из параметров W в сторону уменьшения или увеличения, можно сохранить энергетику системы на постоянном уровне — получить высокую силу тока при малом напряжении или большой потенциал сети при слабом движении кулонов.

Преобразовательные приборы, предназначенные для перемены параметров, называются трансформаторами напряжения или тока. Их устанавливают на повышающих или понижающих электроподстанциях для передачи энергии от источника к потребителям на дальние расстояния.

Способы измерения нагрузки

Узнать мощность прибора можно, обратившись к его инструкции или паспорту, а при отсутствии — посмотреть на шильдик, прикреплённый к корпусу. Если нет данных производителя, то доступны другие способы, чтобы определить энергетику оборудования. Основной из них — измерить нагрузку с помощью ваттметра (прибора для фиксирования электрической мощности).

По назначению их разделяют на 3 класса: постоянного тока и низкочастотные (НЧ), оптические и высокоимпульсивные. Последние относят к радиодиапазону и дробят на 2 вида: включаемые в разрыв линии (проходящая мощность) и монтируемые в конечной точке маршрута как согласованная (поглощаемая) нагрузка. По способу доведения информации до оператора различают приборы цифровые и аналоговые — показывающие стрелочные и самопишущие.

Краткие характеристики некоторых измерителей:

1. НЧ-ваттметры применяют в одно- и трёхфазных сетях промышленной частоты. К этой же категории относятся варметры — приборы для определения реактивной мощности. Аналоговые измерители представлены моделями Д5071, Д8002, Ц301. Цифровые совмещают возможности фиксирования не только составляющей Wа, но и Wр. Итоговая величина выводится на табло и внешние устройства — принтер или электронные хранители информации. Приборы этого типа — ЩВ02, СР3010, MI2010А.
2. Ваттметры проходящей мощности радиодиапазона. Датчиками в измерителе служат трансформаторы тока и напряжения. Для сверхвысоких частот — термисторные, гальваномагнитные и термоэлектрические преобразователи. Образцы — NAS, М2−32, М2−23.
3. Ваттметры для измерения поглощаемой нагрузки импульсов радиоспектра — в них используется коэффициент отражения по мощности. Существует несколько разновидностей приборов: термисторные М3−28 и М3−22А, калориметрические МК3−68, МК3−70, М3−13, термоэлектрические М3−93, М3−56, М3−51 ваттметры и с пиковым детектором М3−3А, М3−5А.
4. Оптические измерители — ОМ3−65, ОМК3−69.

Помимо помощи специальных приборов, мощность узнают посредством применения расчётной формулы: в разрыв одного из питающих проводов включают амперметр, определяют ток и напряжение сети. Перемножение величин даст искомый результат.

Электрическая нагрузка — это… Что такое Электрическая нагрузка?



Электрическая нагрузка

        мощность, фактически отдаваемая источником энергии её потребителю (приёмнику). При малых изменениях напряжения Э. н. характеризуется величиной тока. Э. н. называют часто также сами приёмники энергии (двигатели, осветит. приборы и др.). В электрических цепях (См. Электрическая цепь) постоянного тока Э. н. бывает только активной, в цепях переменного тока — активной и реактивной. Активная Э. н. выражается энергией, расходуемой на механическую работу, тепло и т. п. (например, в нагревательных и осветительных приборах). Реактивная Э. н. отражает обмен энергией между источником и приёмником (например, между электрической сетью и первичной обмоткой трансформатора, работающего вхолостую).

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

• Электрическая мощность
• Электрическая печь

Смотреть что такое «Электрическая нагрузка» в других словарях:

• ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА — см. (3) …   Большая политехническая энциклопедия

• электрическая нагрузка — 1. Любой потребитель электроэнергии электрическая нагрузка Любой приемник (потребитель) электрической энергии в электрической цепи 1) [БЭС] нагрузка Устройство, потребляющее мощность [СТ МЭК 50(151) 78] EN load (1), noun device intended to absorb …   Справочник технического переводчика

• ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА

  — см. Нагрузка электрическая …   Большой энциклопедический политехнический словарь

• электрическая нагрузка преобразователя — Импеданс цепи, нагружающий электрическую сторону преобразователя. [Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология неразрушающего контроля. Термины и определения (справочное пособие). Москва 2003 г.] Тематики виды (методы) и… …   Справочник технического переводчика

• удельная электрическая нагрузка газоразрядной лампы непрерывного действия — удельная нагрузка Отношение электрической мощности, потребляемой газоразрядной лампой непрерывного действия, к внутренней поверхности баллона лампы, выраженной в квадратных сантиметрах. [ГОСТ 24127 80] Тематики газоразрядные приборы Обобщающие… …   Справочник технического переводчика

• Удельная электрическая нагрузка газоразрядной лампы непрерывного действия — 51. Удельная электрическая нагрузка газоразрядной лампы непрерывного действия Удельная нагрузка Отношение электрической мощности, потребляемой газоразрядной лампой непрерывного действия, к внутренней поверхности баллона лампы, выраженной в… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• базисная (электрическая) нагрузка — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN baseload …   Справочник технического переводчика

• механическая и (или) электрическая нагрузка — 3.17 механическая и (или) электрическая нагрузка: а) Мощность, фактически отбираемая потребителем механической или электромагнитной (электрической) энергии от устройств, являющихся источником этой энергии для данного потребителя (для ЭРИ также… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• нагрузка электрической машины — Мощность, которую развивает электрическая машина в данный момент времени. Нагрузка выражается в ваттах, киловаттах или мегаваттах, либо в вольт амперах, киловольтамперах или мегавольтамперах, а также в процентах или в долях номинальной мощности.… …   Справочник технического переводчика

• НАГРУЗКА — электрическая 1) суммарная электрическая мощность, расходуемая всеми приемниками (потребителями) электроэнергии, присоединенными к сети, включая мощность, расходуемую на покрытие потерь в процессе передачи и преобразования энергии.2) Любой… …   Большой Энциклопедический словарь

электрическая нагрузка — это… Что такое электрическая нагрузка?

1. Любой потребитель электроэнергии

 

электрическая нагрузка
Любой приемник (потребитель) электрической энергии в электрической цепи ¹⁾
[БЭС]

нагрузка
Устройство, потребляющее мощность
[СТ МЭК 50(151)-78]

EN

load (1), noun
device intended to absorb power supplied by another device or an electric power system
[IEV number 151-15-15]

FR

charge (1), f
dispositif destiné à absorber de la puissance fournie par un autre dispositif ou un réseau d’énergie électrique
[IEV number 151-15-15]

¹⁾   Иными словами (электрическая) нагрузка, это любое устройство или группа устройств, потребляющих электрическую энергию (электродвигатель, электролампа, электронагреватель и т. д.)
[Интент]

Термимн нагрузка удобно использовать как обощающее слово.
В приведенном ниже примере термин нагрузка удачно используется для перевода выражения any other appliance:

Make sure that the power supply and its frequency are adapted to the required electric current of operation, taking into account specific conditions of the location and the current required for any other appliance connected with the same circuit.

Ток, напряжение и частота источника питания должны соответствовать параметрам агрегата с учетом длины и способа прокладки питающей линии, а также с учетом другой нагрузки, подключенной к этой же питающей линии.
[Перевод Интент]

… подключенная к трансформатору нагрузка
[ГОСТ 12.2.007.4-75*]

Поскольку приемник электрической энергии это любой аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии [ПУЭ], то термин нагрузка может характеризовать электроприемник с точки зрения тока, сопротивления или мощности.

2. Потребитель энергоэнергии, с точки зрения потребляемой мощности

 

нагрузка
Мощность, потребляемая устройством
[СТ МЭК 50(151)-78]

EN

load (2), noun
power absorbed by a load
[IEV number 151-15-16]

FR

charge (2), f
puissance absorbée par une charge
Source: 151-15-15
[IEV number 151-15-16]

При проектировании электроснабжения энергоемких предприятий следует предусматривать по согласованию с заказчиком и с энергоснабжающей организацией регулирование электрической нагрузки путем отключения или частичной разгрузки крупных электроприемников, допускающих без значительного экономического ущерба для технологического режима перерывы или ограничения в подаче электроэнергии.
[СН 174-75 Инструкция по проектированию электроснабжения промышленных предприятий]

В настоящее время характер коммунально-бытовой нагрузки кардинально изменился в результате широкого распространения новых типов электроприемников (микроволновых печей, кондиционеров, морозильников, люминесцентных светильников, стиральных и посудомоечных машин, персональных компьютеров и др.), потребляющих из питающей сети наряду с активной мощностью (АМ) также и значительную реактивную мощность (РМ).

Тема Электрическая нагрузка Понятие электрической нагрузки O

Тема Электрическая нагрузка

Понятие электрической нагрузки O Под электрической нагрузкой понимается величина мощности, потребляемой отдельными приемниками электроэнергии или их группами. В состав группы могут входить электроприемники как одинакового, так и различного назначения и режима работы. В процессе работы электроприемников характер нагрузки в сети может оставаться неизменным, изменяться в отдельных или всех фазах, сопровождаться появлением высших гармоник тока или напряжения. В связи с этим нагрузку в сети можно разделить на спокойную симметричную (преобладающее большинство трехфазных электроприемников), резкопеременную, несимметричную и нелинейную. Резкопеременная, несимметричная и нелинейная нагрузка относятся к специфическим нагрузкам.

O Резкопеременная нагрузка характеризуется резкими набро- сами и провалами мощности или тока. Несимметричная нагрузка характеризуется неравномерной загрузкой фаз. Она вызывается однофазными и реже трехфазными приемниками с неравномерной загрузкой фаз. При несимметричной нагрузке в сети возникают токи прямой, обратной и нулевой последовательности. Нелинейная нагрузка создается электроприемниками с нелинейной вольт-амперной характеристикой. При нелинейной нагрузке в сети появляются высшие гармоники тока или напряжения, искажается синусоидальная форма тока или напряжения. Специфические нагрузки обычно создаются электродуговыми печами, сварочными установками, полупроводниковыми преобразовательными установками.

O Виды нагрузок Промышленная Сельскохозяйственная Коммунально-бытовая

O Каждый из этих видов нагрузки характеризуется определен- ным составом электроприемников. O Промышленная нагрузка весьма разнообразна и определяется профилем промышленного предприятия. Основным видом электроприемников в них являются электродвигатели силовых установок и производственных механизмов, электросварочные и электротермические установки. O Сельскохозяйственная производственная нагрузка также определяется профилем предприятия. Основные их электроприемники – электродвигатели, осветительные и нагревательные установки. O Коммунально-бытовая нагрузка включает осветительные установки жилых и общественных зданий и наружного освещения, бытовые приборы. Преобладания здесь однофазных приемников приводит к неразрывной нагрузке отдельных фаз.

O Во время работы одни группы приемников могут допускать перерывы в электроснабжении, в то же время перерыв в электроснабжении других недопустим. По надежности и бесперебойности электроснабжения электроприемники делятся на три категории. O К первой категории относятся электроприемники и комплексы электроприемников, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб (повреждение основного оборудования), расстройство технологического процесса. Эти приемники должны иметь возможность обеспечения электроэнергией не менее чем от двух независимых источников питания. Нарушение их электроснабжения допускается только на время автоматического восстановления электроснабжения от второго источника.

O Из состава электроприемников первой категории выде- ляется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров. O Для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания. O В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п.

O Электроприемники второй категории – электроприем- ники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. O Электроприемники второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. Для электроприемников второй категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

O Электроприемники третьей категории — все остальные электроприемники, не подпадающие под определения первой и второй категорий. O Для электроприемников третьей категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.

O Работа большинства электроприемников сопровождается потреблением из сети не только активной, но и реактивной мощности. Активная мощность преобразуется в теплоту, механическую мощность на валу рабочей машины и т. п. Реактивная мощность расходуется на создание магнитных полей в электроприемниках. Ее основными потребителями являются асинхронные двигатели, трансформаторы, реакторы, индукционные печи, в которых ток отстает по фазе от напряжения. Потребителями реактивной мощности также являются электроустановки, работа которых сопровождается искажением синусоидальной кривой тока или напряжения. Потребление реактивной мощности характеризуется коэффициентом мощности сosφ, представляющим собой отношение активной мощности Р к полной мощности S.

O Удобным показателем является коэффициент реактивной мощности tgφ, выражающий отношение реактивной мощности Q к активной Р, т. е. он показывает, какая реактивная мощность потребляется на единицу активной мощности. O Установки с опережающим током являются источниками реактивной мощности. Их применяют для компенсации реактивной нагрузки с индуктивным характером цепи. O Таким образом, нагрузка в электрической сети представляется активными и реактивными нагрузками.

Графики электрических нагрузок O Изменение электрической нагрузки во времени называется графиком электрической нагрузки. Графики электрических нагрузок строятся в прямоугольных координатах и представляются плавными кривыми или ломаными линиями. O На рис. 1 показаны различные способы представления графиков электрических нагрузок Р= f(t). Графики нагрузок могут быть представлены плавными кривыми линиями и ломаными (ступенчатыми) линиями с интервалом осреднения на каждой ступени 30 мин (рис. 1, а) и 60 мин (рис. 1, б).

O Рис. 1. Сменные графики электрических нагрузок, выраженные кривыми и ломаными линиями: а – с интервалом осреднения 30 мин. ; б – с интервалом осреднения 60 мин.

O Характер и форма индивидуального графика нагрузки электроприемника определяются технологическим процессом. Групповой график представляет собой результат суммирования индивидуальных графиков электроприемников, входящих в группу. Конфигурация группового графика зависит от многих случайных факторов – различной загрузки отдельных электроприемников, сдвигом во времени их включения и отключения. Устойчивые графики для отдельных предприятий, производств называют типовыми. O Графики электрических нагрузок во времени действия нагрузки делят на сменные, суточные, месячные, сезонные (летние, зимние) и годовые. O На рис. 2 представлен суточный график активной и реактивной нагрузки группы сельскохозяйственных предприятий при трехсменной работе в зимнее время.

Рис. 2. Суточный график активной (Р), реактивной (Q) нагрузки

O Из суточного графика видно, что наиболее загруженной сменой является вечерняя (с 16 до 24 часов), менее загруженной – ночная (с 23 до 7 часов). Максимальная нагрузка наблюдается с 18 до 20 часов. В это время наряду с силовой нагрузкой технологического оборудования добавляется осветительная нагрузка. Максимальная нагрузка из приведенного графика принимается за расчетную нагрузку при выборе электрических устройств по допустимому нагреву. O На графике электрических нагрузок площадь, ограниченная ломаной линией изменения активной нагрузки Р = f(t) и осями координат, представляет собой активную энергию Wa, потребляемую приемниками из сети для преобразования в другие виды. O Площадь, ограниченная линией изменения реактивной нагрузки Q=f(t) и осями координат, выражает реактивную энергию Wp, циркулирующую между сетью и электроприемниками. Эта энергия необходима электроприемникам для создания магнитных полей.

O Годовой график нагрузки может быть построен аналогично суточному графику, т. е. по средним мощностям, но не за 30, 60 мин, а за месяц (рис. 3, а). O Рис. 3. Годовой график изменения активной мощности: а – по средним месячным мощностям; б – по продолжительности

O Чаще строят годовые графики по продолжительности. Такой график представляет собой кривую изменения убывающей нагрузки в течение года (8760 час). Годовой график по продолжительности (рис. 3, б) можно построить по годовому графику, построенному по средним месячным мощностям (рис. 3, а) или двум характерным суточным графикам нагрузки за зимние и летние сутки. O При этом условно принимают, что продолжительность зимнего периода 213 суток или 183 суток, а летнего – 152 или 182 суток в зависимости от климатического района, в котором находится промышленное предприятие.

O На рис. 4 показаны графики электрической нагрузки: годовой график по продолжительности (рис. 4, в), построенный на основании суточных графиков –зимнего (рис. 4, а) и летнего (рис. 4, б). Для построения годового графика можно воспользоваться вспомогательной таблицей (табл. 1).

O Таблица 1 — Вспомогательная таблица для построения годового графика

Показатели графиков нагрузки O Рассмотрим график активной нагрузки (рис. 5). Из графика четко видны значения Рмах и Рмin нагрузки. Под максимальной нагрузкой понимается абсолютный максимум фактического индивидуального или группового графика. Максимальную мощность по графику принимают за расчетную. При изображении графика ломаной линией, величина максимума зависит от интервала осреднения и является его функцией.

O Аналогично следует говорить и о минимальной нагрузке. На графике можно выделить среднюю активную нагрузку Рср за время Т. Рис. 5. График активной нагрузки

где Wа – активная энергия, потребляемая за время Т. Из графика можно определить эквивалентную мощность: O Таким же образом на графике реактивных нагрузок определяется средняя реактивная нагрузка Qср:

где Wр – реактивная энергия, циркулируемая между сетью и приемниками. O Из графиков электрических нагрузок – активной нагрузки (рис. 2) и аналогичного ему графика реактивной нагрузки, могут быть определены следующие показатели: O а) полная мощность в любой момент времени

O б) полная мощность в часы максимума активной нагрузки O в) активная энергия, потребляемая электроприемником из сети O г) реактивная энергия, циркулирующая между сетью и электроприемниками

O д) число часов использования максимумов активной и реактивной нагрузки O Число часов использования максимума активной нагрузки представляет собой время, за которое электроприемники могли потреблять электроэнергию Wa при работе с максимальной нагрузкой Рм; O ж) коэффициент мощности в период максимума активной нагрузки

O з) средневзвешенный коэффициент мощности за время Т O График нагрузки или режим работы одного или группы приемников характеризуется рядом коэффициентов. O 1. Коэффициент использования – отношение средней нагрузки (pср , Рср) к номинальной (рном, Рном). Различают коэффициенты использования по активной мощности Киа, реактивной мощности Кир и току Кит.

O 2. Коэффициент включения характеризует степень использования электроприемника по времени. Для одиночного приемника коэффициент включения определяется по формуле: O 3. Коэффициент формы графика нагрузки выражает неравномерность графика нагрузки во времени. Коэффициент формы графика нагрузки определяется как отношение среднеквадратичной (эффективной) нагрузки к средней за данный период времени.

O При равномерной нагрузке Кф=1. O 4. Коэффициент заполнения графика определяется отношением средней активной мощности за исследуемый период времени к максимальной мощности за тот же период: O 5. Коэффициент максимума представляет собой отношение максимальной нагрузки к средней нагрузке той же продолжительности. Коэффициент максимума относится к групповым графикам.

O 6. Коэффициент спроса определяется отношением максимальной нагрузки к номинальной

Определение пиковых нагрузок O Пиковой нагрузкой называется максимальная нагрузка одного или группы приемников, действующая кратковременно (от долей до нескольких секунд). Такие нагрузки возникают при пусках и самозапусках электродвигателей, при эксплуатационных коротких замыканиях, характерных для электросварки и ду-говых электропечей. Пиковая нагрузка, как правило, характери-зуется пиковым током. Для одиночного электродвигателя пиковым током будет является пусковой ток

O где Кп– кратность пускового тока. O Пиковый ток для групповой нагрузки может быть определен по одной из следующих формул где Iм – расчетный ток группы приемников; Iном. нб – номинальный ток электродвигателя наибольшей мощности; Pм, Qм – расчетные активная и реактивная мощности группы приемников; рн. нб, qн. нб – номинальная активная и реактивная мощность электродвигателя наибольшей мощности; Ки, Км – коэффициенты использования и максимума, которые были применены при определении расчетной нагрузки; iп. нб – пусковой ток электродвигателя наибольшей мощности. O