Facteurs affectant l'ampleur et le graphique de la charge reçue d'un groupe de consommateurs électriques
La charge résultante sur chaque élément d'une installation électrique (ligne, transformateur, générateur), en règle générale, n'est pas égale à la somme des puissances nominales des récepteurs électriques connectés et n'est pas une valeur constante. Pour la plupart, la charge change continuellement dans le temps d'un certain maximum à un minimum, en fonction du mode de charge de chacun des récepteurs électriques connectés et du degré de coïncidence de leurs périodes de commutation.
Selon le mode technologique calendrier de charge chaque consommateur d'électricité, même au sein d'un cycle de fonctionnement, est en constante évolution. Les pics de charge sont différents en amplitude et en durée. Ceux-ci sont remplacés par des affaissements, et pendant les périodes de freinage, les moteurs se transforment dans certains cas de consommateurs d'électricité en générateurs, donnant l'énergie de freinage au réseau.
Par conséquent, même si tous les consommateurs d'électricité étaient allumés simultanément et fonctionnaient à pleine charge, alors même alors, la charge résultante, en règle générale, ne peut pas être une valeur constante et égale à la somme résistance nominale tous les appareils électriques associés. Mais en plus, il existe un certain nombre d'autres facteurs qui déterminent la nature variable de la charge résultante et sa réduction supplémentaire.
Puissance nominale ou installée du récepteur électrique il s'agit de la puissance indiquée par le constructeur dans son passeport, c'est-à-dire la puissance pour laquelle le récepteur électrique est conçu et qu'il peut développer ou consommer longtemps dans certaines conditions d'environnement à la tension nominale et au mode de fonctionnement pour lequel il est conçu.
Pour les moteurs électriques, la puissance nominale est exprimée en kilowatts appliqués à l'arbre. En effet, la puissance consommée par le réseau est d'autant plus importante que les pertes sont importantes. Pour les autres consommateurs d'électricité, la puissance nominale est exprimée en kilowatts ou en kilovolts-ampères consommés par le réseau (voir — Pourquoi la puissance du transformateur est mesurée en kVA et celle du moteur en kW).
Afin d'éviter les erreurs, il est nécessaire lors de l'examen des installations existantes d'identifier les coefficients de conception, ainsi que lors de la conception de nouvelles installations, de résumer la puissance nominale des consommateurs électriques exprimée dans les mêmes unités de mesure. Il a été convenu qu'elles devraient être exprimées en kilowatts nominaux de fonctionnement continu.
Dans ce cas : pour les moteurs électriques, on additionne les puissances nominales et non la puissance consommée par eux sur le réseau ; en d'autres termes, le rendement des moteurs électriques est négligé, puisqu'il ne peut affecter significativement les résultats du fait de la faible différence de valeurs, et puisque les coefficients calculés sont révélés aux installations existantes avec la même hypothèse ; la puissance nominale des récepteurs électriques à fonctionnement continu, exprimée en kilovolt-ampères, est convertie en kilowatts selon les données du passeport à un facteur de puissance nominal.
Bien que les dimensions standard des machines et appareils technologiques soient normalisées, mais même pour la production à grande échelle et les lignes automatiques avec un processus technologique constant, il n'est pas possible de choisir des machines qui correspondent exactement selon la capacité nominale pour une unité technologique donnée.
De plus, il n'est pas possible de le faire dans des installations à processus technologique variable, pour lesquelles les machines sont délibérément sélectionnées par les technologues, en tenant compte de la productivité nécessaire, bien que rare, maximale et "x à certaines périodes de production.
Dans de telles installations, les machines ne sont que partiellement chargées et parfois complètement inactives. Moteurs électriques si nécessaire, elles sont calculées par le constructeur - le fournisseur de la machine en fonction de sa capacité nominale et choisies dans la gamme standard des puissances nominales du moteur avec une certaine réserve. Par conséquent, même lorsque la machine fonctionne à pleine capacité, son moteur électrique a rarement une charge nominale.
Lorsque la machine est utilisée dans une unité de traitement qui n'est pas à sa capacité nominale, son moteur électrique fonctionne souvent avec une sous-charge importante.
Remplacer un tel moteur électrique sous-chargé le personnel d'exploitation n'en a pour la plupart pas la possibilité, car, premièrement, une telle restructuration du processus technologique n'est pas exclue, dans laquelle la machine sera entièrement chargée, et deuxièmement, les machines modernes sont livrées complètes avec moteurs et équipements de contrôle, spécialement installés (intégrés, bridés, à arbre commun, engrenages spéciaux, dispositifs de régulation, etc.), ce qui nécessiterait un parc extrêmement important de moteurs de rechange et d'équipements de différentes capacités à remplacer.
Tout mécanisme a inévitablement des périodes d'arrêt pour le déchargement, le chargement, le ravitaillement en carburant, le changement d'outils et de pièces et le nettoyage. Il s'arrête aussi pour les réparations préventives et de base planifiées.
Dans les installations avec un grand nombre de mécanismes, où les relations technologiques entre les mécanismes ne sont pas clairement exprimées, c'est-à-dire lorsqu'il n'y a pas de flux continu de matériaux ou de produits transformés d'un mécanisme à l'autre et que, par conséquent, les mécanismes fonctionnent pratiquement indépendamment les uns des autres, ces arrêts sont effectués séquentiellement, pendant le fonctionnement d'autres mécanismes, ce qui affecte considérablement la nature et l'ampleur de la charge résultante.
En plus des moteurs électriques des entraînements principaux, il y a un grand nombre de moteurs pour dispositifs auxiliaires qui mécanisent les opérations auxiliaires : pour tourner les pièces de la machine pendant son réglage, pour décharger et charger, pour collecter les déchets, tourner les vannes, transférer les portes, etc.
L'objectif principal de ces moteurs et d'autres récepteurs électriques similaires (par exemple, des aimants, des radiateurs, etc.) est tel qu'ils ne peuvent pas être allumés et fonctionner lorsque le moteur principal est en marche. Cela affecte également de manière significative l'ampleur et la nature de la charge résultante.
En raison de la combinaison de ces raisons, même dans une usine qui fonctionne rythmiquement à pleine capacité et des mécanismes bien adaptés à leur travail, la charge qui en résulte, pour la plupart, varie continuellement dans des limites qui ne sont qu'une petite partie de la somme des puissances nominales de tous les consommateurs électriques connectés.
La valeur de cette part dépend non seulement de la nature de la production (du processus technologique), de l'organisation du travail et des modes de fonctionnement des mécanismes individuels, mais bien sûr du nombre de récepteurs électriques connectés. Plus le nombre de récepteurs électriques fonctionnant indépendamment est grand, plus la part de la somme de leurs puissances nominales résultant de la charge est faible.
Dans certains cas, même dans des installations fonctionnant assez rythmiquement à pleine puissance, la charge résultante ne peut pas dépasser 15 à 20% de la somme des puissances nominales des récepteurs électriques connectés et cela ne peut en aucun cas servir d'indicateur d'une mauvaise utilisation des machines de procédé et des équipements électriques.
Il ressort de ce qui a été dit que la détermination correcte des charges de conception est de la plus haute importance. Cela détermine, d'une part, la possibilité d'un fonctionnement fiable et continu de l'unité technologique conçue avec sa pleine capacité de production et sa productivité maximale, et d'autre part, le montant des coûts d'investissement, la consommation de matériaux et d'équipements très précieux pour la construction de la partie électrique de l'installation et l'efficacité économique de son travail.
À proprement parler, tout l'art d'un ingénieur électricien, inventant les moyens les plus fiables et, de plus, les plus simples d'utilisation, les plus économiques pour alimenter l'installation projetée, toutes les solutions de circuit, les calculs pour la sélection des fils, des appareils, des équipements, des convertisseurs et transformateurs, tout cela peut être réduit à zéro en raison de charges de conception mal définies, qui servent de base à tous les calculs et décisions ultérieurs.
Lors de la conception de nouvelles installations, dans de nombreux cas, il est conseillé et même nécessaire de prévoir à l'avance une réserve dans la capacité des générateurs, transformateurs, appareils et câbles, en tenant compte de l'expansion prévue de l'installation. Sur cette base, on fait parfois valoir qu'il n'est pas particulièrement nécessaire de rechercher une détermination plus ou moins précise des charges de conception, car leur marge ne fera jamais de mal.
De telles déclarations sont incorrectes. En l'absence de calculs appropriés, vous ne pouvez jamais être sûr charge de conception ne sera pas sous-estimée et l'installation électrique conçue pourra satisfaire les besoins de l'entreprise. Nous ne pouvons pas non plus être certains que les stocks ne se révéleront pas excessifs.
De plus, les stocks cachés dans des erreurs de calcul ne peuvent jamais être comptabilisés. Le cas échéant, les stocks évidemment nécessaires seront ajoutés aux stocks cachés.
À la suite de ces calculs, l'inventaire total sera toujours excessif, les coûts d'investissement seront déraisonnablement élevés et l'usine fonctionnera de manière non rentable. Par conséquent, les charges de conception doivent toujours être calculées avec le plus grand soin possible et les réserves nécessaires ne doivent leur être ajoutées que délibérément et judicieusement, et non en appliquant des facteurs de conception aléatoires qui créent des réserves cachées.