Calcul des charges électriques
Détermination des charges maximales par la méthode du facteur de demande
Cette méthode est la plus simple et se résume à calculer la charge active maximale à l'aide de la formule :
La méthode du coefficient de demande peut être utilisée pour calculer les charges pour les groupes distincts de consommateurs d'électricité, d'ateliers et d'entreprises en général, pour lesquels il existe des données sur la valeur de ce coefficient (voir Coefficients de calcul des charges électriques).
Lors du calcul des charges pour des groupes individuels de récepteurs électriques, il est recommandé d'utiliser cette méthode pour les groupes dont les récepteurs électriques fonctionnent avec une charge constante et avec un facteur de service égal à (ou proche de) un, tels que les moteurs électriques des pompes, fans et autres.
En fonction de la valeur P30 obtenue pour chaque groupe de consommateurs électriques, la charge réactive est déterminée :
de plus, tanφ est déterminé par la caractéristique cosφ d'un groupe donné de consommateurs électriques.
Les charges actives et réactives sont ensuite additionnées séparément et la charge totale est trouvée :
Les charges ΣP30 et ΣQ30 sont les sommes des valeurs maximales pour des groupes individuels de consommateurs électriques, alors qu'en fait la quantité maximale doit être déterminée. Par conséquent, lors de la détermination des charges d'une section de réseau avec un grand nombre de groupes différents de récepteurs électriques, le coefficient de combinaison des maxima KΣ doit être introduit, c'est-à-dire
La valeur de KΣ est comprise entre 0,8 et 1, et la limite inférieure est généralement prise lors du calcul des charges dans l'ensemble de l'installation dans son ensemble.
Pour récepteurs électriques séparés haute puissance, ainsi que pour les utilisateurs d'énergie, rarement ou même pour la première fois dans la pratique de conception, les facteurs de demande doivent être identifiés en clarifiant les facteurs de charge réels avec les technologues.
Détermination des charges maximales par la méthode de la double expression
Cette méthode a été proposée par Ing. DS Livshits initialement pour déterminer les charges de conception pour les moteurs électriques de l'entraînement individuel des machines à travailler les métaux, puis il a été étendu à d'autres groupes de récepteurs électriques.
Selon cette méthode, la charge active maximale demi-horaire pour un groupe de consommateurs électriques ayant le même mode de fonctionnement est déterminée par l'expression :
où Рn — capacité installée des plus gros consommateurs d'énergie, b, c — coefficients constants pour un certain groupe de consommateurs d'énergie dans le même mode de fonctionnement.
Selon le sens physique, le premier membre de la formule de calcul détermine la puissance moyenne et le second - la puissance supplémentaire pouvant survenir en une demi-heure en raison de la coïncidence de la charge maximale des consommateurs électriques individuels du groupe . Donc:
Il s'ensuit que pour de petites valeurs de Pp par rapport à Ru, ce qui arrive avec un grand nombre de récepteurs électriques de plus ou moins la même puissance, K30 ≈ CP, et le deuxième terme de la formule de calcul peut être négligé dans de tels cas, en supposant que P30 ≈ bPp ≈ Psr.cm. Au contraire, avec un petit nombre de récepteurs électriques, surtout s'ils diffèrent fortement en puissance, l'influence du second terme dans la formule devient très significative.
Les calculs utilisant cette méthode sont plus lourds que ceux utilisant la méthode du facteur de demande. Par conséquent, l'utilisation de la méthode de double expression n'est justifiée que pour les groupes de consommateurs d'énergie fonctionnant avec une charge variable et avec de faibles coefficients de commutation, pour lesquels les coefficients de demande sont soit absents du tout, soit peuvent conduire à des résultats erronés. En particulier, par exemple, il est possible de recommander l'utilisation de cette méthode pour les moteurs électriques de machines à travailler les métaux et pour les fours à résistance électrique de petite puissance avec chargement périodique de produits.
La méthode de détermination de la pleine charge S30 à l'aide de cette méthode est similaire à celle décrite pour la méthode du facteur de demande.
Détermination des charges maximales par la méthode du nombre effectif de consommateurs d'énergie.
Le nombre effectif de récepteurs électriques s'entend comme le nombre de récepteurs, égaux en puissance et homogènes en mode de fonctionnement, qui détermine la même valeur du maximum calculé qu'un groupe de récepteurs de puissance et de mode de fonctionnement différents.
Le nombre effectif de consommateurs d'énergie est déterminé par l'expression :
Le plus grand soleil et le facteur d'utilisation correspondant à ce groupe de récepteurs électriques, selon les tableaux de référence, le facteur maximum de KM puis le maximum d'une demi-heure de la charge active sont déterminés
Pour calculer la charge de chaque groupe de récepteurs électriques ayant le même mode de fonctionnement, la détermination de PE n'a de sens que si les récepteurs électriques inclus dans le groupe diffèrent significativement en puissance.
Avec la même puissance p récepteurs électriques inclus dans le groupe
c'est à dire. le nombre effectif de moteurs électriques est égal au nombre réel. Par conséquent, avec des capacités identiques ou légèrement différentes des consommateurs d'énergie du groupe, il est recommandé de déterminer le CM en fonction du nombre réel de consommateurs d'énergie.
Lors du calcul de la charge de plusieurs groupes de récepteurs électriques, il est nécessaire de déterminer la valeur moyenne du facteur d'utilisation à l'aide de la formule :
La méthode du nombre effectif de récepteurs électriques est applicable à tout groupe de récepteurs électriques, y compris les récepteurs électriques à fonctionnement intermittent. Dans ce dernier cas, la puissance installée Ru est ramenée à un rapport cyclique = 100 %, soit à un fonctionnement continu.
La méthode du nombre effectif d'utilisateurs est meilleure que les autres méthodes car le facteur maximum, fonction du nombre d'utilisateurs, intervient dans la détermination de la charge.En d'autres termes, cette méthode calcule le maximum de la somme des chargements des groupes individuels, et non la somme des maxima, comme c'est le cas, par exemple, avec la méthode des coefficients de recherche.
Pour calculer la composante réactive de la charge Q30 à partir de la valeur trouvée de P30, il est nécessaire de déterminer tanφ. Pour cela, il faut calculer la charge moyenne de chaque groupe de consommateurs électriques et déterminer tanφ à partir du rapport :
Revenant à la définition de PE, il convient de noter qu'avec un grand nombre de groupes et des capacités différentes de récepteurs électriques individuels dans les groupes, trouver ΣPy2 s'avère pratiquement inacceptable. Par conséquent, une méthode simplifiée est utilisée pour déterminer pe en fonction de la valeur relative du nombre affectif de récepteurs électriques pe = ne / n.
Ce nombre se trouve à partir de tables de référence, en fonction des ratios :
où n1 est le nombre de récepteurs électriques, dont chacun a une capacité d'au moins la moitié de la puissance du récepteur électrique le plus puissant, ΣPupg1 est la somme des puissances installées de ces récepteurs électriques, n — le nombre de tous les consommateurs électriques , ΣPу — la somme des puissances installées de tous les consommateurs électriques.
Détermination des charges maximales sur la base de normes spécifiques de consommation d'électricité par unité de production
Pour avoir des informations sur la productivité prévue de l'entreprise, de l'atelier ou du groupe technologique de récepteurs et pour consommation spécifique d'énergie active par unité de production, vous pouvez calculer la charge active maximale d'une demi-heure à l'aide de l'expression,
où Wyd est la consommation d'énergie spécifique par tonne de produit, ME la production annuelle, Tm.a — le nombre annuel d'heures d'utilisation de la charge active maximale.
Dans ce cas, la pleine charge est déterminée en fonction du facteur de puissance annuel moyen pondéré :
Cette méthode de calcul peut être utilisée pour déterminer approximativement les charges pour les entreprises dans leur ensemble ou pour des ateliers individuels qui fabriquent des produits finis. Pour calculer les charges sur des sections individuelles de réseaux électriques, l'utilisation de cette méthode s'avère généralement impossible.
Cas particuliers de détermination des charges maximales avec le nombre de consommateurs d'énergie jusqu'à cinq
Le comptage des charges de groupes avec un petit nombre de consommateurs d'énergie peut être effectué de la manière simplifiée suivante.
1. S'il y a deux ou trois récepteurs électriques dans le groupe, la somme de la puissance nominale des récepteurs électriques peut être considérée comme la charge maximale calculée :
et donc
Pour les récepteurs électriques homogènes en type, puissance et mode de fonctionnement, l'addition arithmétique des puissances totales est autorisée. Alors,
2. S'il y a quatre ou cinq récepteurs électriques du même type, puissance et mode de fonctionnement dans le groupe, la charge maximale peut être calculée sur la base du facteur de charge moyen, et dans ce cas, la somme arithmétique des puissances totales peut être supposée être:
3. Avec le même nombre de types différents de récepteurs électriques, la charge maximale calculée doit être prise comme la somme des produits de la puissance nominale des récepteurs électriques et des facteurs de charge caractéristiques de ces récepteurs électriques :
et donc:
Détermination des charges maximales en présence d'un groupe, ainsi que des consommateurs d'électricité triphasés, également monophasés
Si la puissance totale installée des récepteurs électriques monophasés fixes et mobiles ne dépasse pas 15% de la puissance totale des récepteurs électriques triphasés, la totalité de la charge peut être considérée comme triphasée, quel que soit le degré d'uniformité de la distribution de charges monophasées en phases.
Sinon, c'est-à-dire si la puissance totale installée des consommateurs d'énergie monophasés dépasse 15 % de la puissance totale des récepteurs d'énergie triphasés, la répartition des charges monophasées par phases doit être effectuée de manière à ce que la plus grande degré d'uniformité est atteint.
Lorsque cela réussit, le comptage de la charge peut être effectué de la manière habituelle, mais si ce n'est pas le cas, le comptage doit être effectué pour la phase la plus chargée. Dans ce cas, deux cas sont possibles :
1. tous les consommateurs électriques monophasés sont connectés à la tension de phase,
2. parmi les récepteurs électriques monophasés, il y a aussi ceux qui sont connectés à la tension du secteur.
Dans le premier cas, pour la puissance installée, un tiers de leur puissance réelle doit être prélevée pour les groupes de récepteurs électriques triphasés (le cas échéant), pour les groupes de récepteurs électriques monophasés - la puissance connectée à la phase la plus chargée.
En fonction des puissances de phase ainsi obtenues, la charge maximale de la phase la plus chargée est calculée dans chacune des voies puis, en la multipliant par 3, la charge de la ligne triphasée est déterminée.
Dans le second cas, la phase la plus chargée ne peut être déterminée qu'en calculant les puissances moyennes pour lesquelles les charges monophasées connectées à la tension du réseau doivent être amenées aux phases correspondantes.
Ramenée à la phase a, la puissance active des récepteurs monophasés connectés, par exemple, entre les phases ab et ac, est déterminée par l'expression :
En conséquence, la puissance réactive de tels récepteurs
ici Рab, Ras sont les puissances reliées à la tension de ligne, respectivement entre les phases ab et ac, p (ab) a, p (ac) a, q (ab) a, q (ac) a, sont les coefficients d'apport les charges, connectées à la tension de ligne, à la phase A.
En réarrangeant circulairement les indices, des expressions peuvent être obtenues pour donner la puissance à chaque phase.