Описание установленной и расчетной мощности

Мощность в цепи переменного электрического тока

Электроприборы, подключаемые к электросети работают в цепи переменного тока, поэтому мы будем рассматривать мощность именно в этих условиях. Однако, сначала, дадим общее определение понятию.

Мощность — физическая величина, отражающая скорость преобразования или передачи электрической энергии.

В более узком смысле, говорят, что электрическая мощность – это отношение работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Если перефразировать данное определение менее научно, то получается, что мощность – это некое количество энергии, которое расходуется потребителем за определенный промежуток времени. Самый простой пример – это обычная лампа накаливания. Скорость, с которой лампочка превращает потребляемую электроэнергию в тепло и свет, и будет ее мощностью. Соответственно, чем выше изначально этот показатель у лампочки, тем больше она будет потреблять энергии, и тем больше отдаст света.

Поскольку в данном случае происходит не только процесс преобразования электроэнергии в некоторую другую (световую, тепловую и т.д.), но и процесс колебания электрического и магнитного поля, появляется сдвиг фазы между силой тока и напряжением, и это следует учитывать при дальнейших расчетах.

При расчете мощности в цепи переменного тока принято выделять активную, реактивную и полную составляющие.

Понятие активной мощности

Активная «полезная» мощность — это та часть мощности, которая характеризует непосредственно процесс преобразования электрической энергии в некую другую энергию. Обозначается латинской буквой P и измеряется в ваттах (Вт).

Рассчитывается по формуле: P = U⋅I⋅cosφ,

где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, cos φ – косинус угла сдвига фазы между напряжением и током.

ВАЖНО! Описанная ранее формула подходит для расчета цепей с напряжением 220В, однако, мощные агрегаты обычно используют сеть с напряжением 380В. В таком случае выражение следует умножить на корень из трех или 1.73

Понятие реактивной мощности

Реактивная «вредная» мощность — это мощность, которая образуется в процессе работы электроприборов с индуктивной или емкостной нагрузкой, и отражает происходящие электромагнитные колебания. Проще говоря, это энергия, которая переходит от источника питания к потребителю, а потом возвращается обратно в сеть.

Использовать в дело данную составляющую естественно нельзя, мало того, она во многом вредит сети питания, потому обычно его пытаются компенсировать.

Обозначается эта величина латинской буквой Q.

ЗАПОМНИТЕ! Реактивная мощность измеряется не в привычных ваттах (Вт), а в вольт-амперах реактивных (Вар).

Рассчитывается по формуле:

Q = U⋅I⋅sinφ,

где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, sinφ – синус угла сдвига фазы между напряжением и током.

ВАЖНО! При расчете данная величина может быть как положительной, так и отрицательной – в зависимости от движения фазы.

Емкостные и индуктивные нагрузки

Главным отличием реактивной (емкостной и индуктивной) нагрузки – наличие, собственно, емкости и индуктивности, которые имеют свойство запасать энергию и позже отдавать ее в сеть.

Индуктивная нагрузка преобразует энергию электрического тока сначала в магнитное поле (в течение половины полупериода), а далее преобразует энергию магнитного поля в электрический ток и передает в сеть. Примером могут служить асинхронные двигатели, выпрямители, трансформаторы, электромагниты.

ВАЖНО! При работе индуктивной нагрузки кривая тока всегда отстает от кривой напряжения на половину полупериода.

Емкостная нагрузка преобразует энергию электрического тока в электрическое поле, а затем преобразует энергию полученного поля обратно в электрический ток. Оба процесса опять же протекают в течение половины полупериода каждый. Примерами являются конденсаторы, батареи, синхронные двигатели.

ВАЖНО! Во время работы емкостной нагрузки кривая тока опережает кривую напряжения на половину полупериода.

Коэффициент мощности cosφ

Коэффициент мощности cosφ (читается косинус фи)– это скалярная физическая величина, отражающая эффективность потребления электрической энергии. Проще говоря, коэффициент cosφ показывает наличие реактивной части и величину получаемой активной части относительно всей мощности.

Коэффициент cosφ находится через отношение активной электрической мощности к полной электрической мощности.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! При более точном расчете следует учитывать нелинейные искажения синусоиды, однако, в обычных расчетах ими пренебрегают.

Значение данного коэффициента может изменяться от 0 до 1 (если расчет ведется в процентах, то от 0% до 100%). Из расчетной формулы не сложно понять, что, чем больше его значение, тем больше активная составляющая, а значит лучше показатели прибора.

Понятие полной мощности. Треугольник мощностей

Полная мощность – это геометрически вычисляемая величина, равная корню из суммы квадратов активной и реактивной мощностей соответственно. Обозначается латинской буквой S.

Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?

Также рассчитать полную мощность можно путем перемножения напряжения и силы тока соответственно.

S = U⋅I

ВАЖНО! Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА).

Треугольник мощностей – это удобное представление всех ранее описанных вычислений и соотношений между активной, реактивной и полной мощностей.

Катеты отражают реактивную и активную составляющие, гипотенуза – полную мощность. Согласно законам геометрии, косинус угла φ равен отношению активной и полной составляющих, то есть он является коэффициентом мощности.

Установленная мощность для электрических станций

Для электрических станций установленная мощность вычисляется суммированием номинальных мощностей отдельных генераторов и связанных с ними двигателей. Почти всегда эти значения идентичны. В случаях несовпадения расчет ведут по меньшей мощности.

Установленная мощность российских электростанций

Установленная мощность российских электростанций

В результате на дорогих станциях с большой экономией топлива стоимость электроэнергии чрезвычайно зависима от режима потребления. Поэтому для крупных станций выгодно использовать установленную мощность максимум часов в год, а для мелких ГТУ с большим расходом горючего включение целесообразнее производить в часы пика нагрузок, когда общее время работы в годовом исчислении невелико.

Как повысить расчетную мощность

Если технические условия позволяют выделить дополнительную мощность, в этом случае на руки выдается соответствующее разрешение на выполнение электромонтажных работ. В итоге будет произведен ввод дополнительного кабеля необходимого сечения, определяемого специалистами. Это позволит выдерживать все предполагаемые нагрузки.

Расчетная и установленная мощность

Однако на практике решение этой проблемы сопряжено с большими трудностями, прежде всего это связанными с согласованиями в различных структурах и инстанциях. Кроме того, дополнительные мощности отсутствуют и взять их просто негде. Существующие сети и так уже работают с полной нагрузкой. Иногда дополнительные мощности находятся в другом районе, что потребует прокладки к дому новой кабельной линии. Внутри дома также выполняется прокладка нового магистрального силового кабеля. Все изменения оформляются документально и фиксируются в техническом паспорте жилища.

Особые сложности возникают в домах старой постройки с однофазными линиями и отсутствующим заземлением. Здесь не поможет замена старой электропроводки на более новую, пропускная способность все равно останется старой и не позволит включать дополнительные приборы. В этом случае потребуется полная замена проводки на трехфазную линию с установкой всех необходимых защитных и распределительных устройств.

Номинальные нагрузки

Для комплексной оценки данного параметра, кроме номинального тока, понадобятся значения реактивной (Pr), активной (Рн) и полной (S) мощности. Точный расчет выполняют с учетом поправочного коэффициента, который определяет продолжительность подключения к источнику питания. Существенное значение имеет тип оборудования.

Так, номинальную мощность (полную) при кратковременных рабочих интервалах можно вычислить по формуле:

S = √(Рн2 + Pr2).

Реактивную составляющую определяют умножением потребления по техническому паспорту на √(П/100) * cos ϕ,

где:

  • П – обозначение суммарной длительности рабочих интервалов;
  • cos ϕ – справочный показатель, указанный в сопроводительной документации к подключенной аппаратуре.

Расчетная мощность жилых зданий

Установленная мощность в жилом здании определяется на основе суммы потребительских номинальных мощностей всех электроприборов и установок, а расчетная – с учетом ожидаемого коэффициента одновременности их включения.

Электроснабжение квартиры

Электроснабжение квартиры

Каждый абонент имеет акт разграничения, в котором записана установленная мощность и расчетная. Для домов и квартир эти величины отличаются. В дома и некоторые квартиры обычно подводятся три фазы, что позволяет увеличить потребляемый (расчетный) показатель. Однофазный ввод значительно ограничивает потребление. Контролирует нагрузку защитное оборудование, отстроенное от максимально возможных токов.

  1. В случае если в доме или квартире нет силовой установки, расчетная энергия определяется по формуле:

Р1 = Рмакс + М х Рчел, где:

  • Рмакс – мощность самого большого приемника, установленного в квартире,
  • М – число жителей,
  • Рчел – расчетная мощность на одного человека (например, 1 кВт);

Важно! Данная формула не учитывает обогрев жилых помещений.

  1. Расчетная мощность кабеля электропитания многоквартирного здания производится с учетом количества квартир:

Р = Р1 х n x k + Ра + Рл, где:

  • n – число квартир,
  • k – коэффициент одновременности (он находится в пределах от 0,6 до 0,8),
  • Ра – установленная мощность административных электроприемников,
  • Рл – лифтов.

Если данных нет, то Ра берется равным 0,5 кВт, Рл = 20 кВт.

  1. При электрообогреве Ро = Р + К1 х ΣРкв, где:
  • Р – расчетная мощность без электрического отопления,
  • К1 – коэффициент одновременности тепловой нагрузки в n квартирах,
  • Ркв – энергия отопления в одной квартире, кВт.

Важно! Точное определение расчетной мощности, необходимой для обогрева помещений требует подробных расчетов, которые выполняются совместно со строителями и проектировщиками зданий. В жилых домах с преобладающими нагревательными элементами cos φ = 1.

  1. Расчетный мощностной показатель для группы зданий находится по эмпирической формуле:

Рз = 0,95 х k x ΣР, где Р – энергия для одного здания.

Расчет мощности для жилого дома

Расчет мощности для жилого дома

3. Результат

В результате получаем корректно рассчитанный коэффициент спроса на щит и корректные расчетные мощности и токи в групповой сети.

Далее, пользователи DDECAD продолжают заполнять расчетную таблицу, которая автоматически выполняет расчеты токов короткого замыкания, потерь (падения) напряжения, токов утечки УЗО. После нажатия одной кнопки автоматически получают однолинейную схему щита в AutoCAD.

Подпишитесь и получайте уведомления о новых статьях на e-mail

Как узнать, сколько мощности выделено?

Те, кто не знает объем разрешенной мощности для дома или квартиры, может воспользоваться следующими способам получения информации:

  1. Взять справку в энергоснабжающей компании. Следует учитывать, такая услуга считается платной, например в Мосэнергосбыте за нее придется заплатить от 1,3 до 3,1 тыс. рублей, в зависимости от категории жилого объекта.
  2. Поискать нужный параметр в договоре на энергоснабжение или ТУ.
  3. Получить информацию эмпирическим путем, посмотрев параметры вводного защитного устройства. Дело в том, что оно в большинстве случаев, помимо своих прямых функций, играет роль ограничителя мощности. Чтобы установить ее максимальное значение, достаточно узнать рабочий ток автомата.

Параметры рабочего токаПараметры рабочего тока (отмечены красным)

На рисунке показан диффавтомат с рабочим током 32 А (Iном). Следовательно, максимально допустимую мощность нагрузки можно вычислить по формуле: Pмакс = U x Iном х 0,8; где U – номинальное напряжение сети. Следовательно, 230 х 32 х 0,8 ≈ 5,5 кВт.

Из всех представленных вариантов самый надежный – первый, тем более справка все равно будет нужна, если планируется увеличение выделенной мощности (она входит в пакет необходимых документов).

Расчету, основанному на рабочем токе вводного автомата, не стоит слишком доверять. Некоторые модели современных электронных счетчиков имеют встроенное реле нагрузки. В таких случаях номинальный ток автомата может быть завышен.

Формулы вычисления мощностей

Для расчета установленной мощности электроустановки можно взять наглядный пример осветительной установки.

Осветительная установка

Установленная мощность ( ) вычисляется во время выбора ламп и по итогам технических расчетов. Для этого складываются мощности всех ламп накаливания в системе, и формула выглядит следующим образом:

, где  – номинальные мощности ламп накаливания,  – та же базовая величина для люминесцентных ламп с низким давлением,  – мощность дуговых ламп (ртутных, низкого давления).

По разным причинам, часть осветительных элементов может не работать. В этом случае расчетная мощность ( ) – это произведение установленного значения ( ) и коэффициента спроса, который рассчитывается по формуле:

=, где  – активная мощность за 30 минут работы системы. Тогда = .

Важно! Определение установленной и расчетной мощностей имеет важное значение для многих отраслей промышленности и энергетического комплекса. Расчеты этих величин используют при проектировании осветительных установок, организации электроснабжения в жилых домах, городского освещения и в других областях, которые нуждаются в обеспечении электричеством.

Электротехническое оборудование

Знание установленных и расчетных значений мощностей позволяет вычислить допустимые нагрузки, которым будет подвергаться эксплуатируемое электротехническое оборудование, что позволит использовать его с максимальной эффективностью.

Установленная мощность для электрических станций

Этот параметр будет отличаться от суммы всех подключенных потребителей и генерирующих устройств. По действующим правилам установочная мощность определяется с учетом только тех агрегатов, которые работают на внешнюю линию электропередач. Складывают значения, указанные в соответствующих технических паспортах.

Разница установленной мощности солнечных электростанций в мире по годам за период 2000-2017

Разница установленной мощности солнечных электростанций в мире по годам за период 2000-2017

Расчетная мощность общественных зданий

В таких объектах, как и в государственных учреждениях, отдельно рассчитывают потребление силовых установок и светильников. Для первой категории существенное значение будет иметь реактивная составляющая мощности. Исходные данные берут из проектной документации, проверяют по паспортам отдельных единиц техники. При наличии соответствующего автономного объекта уточняют параметры котельной.

Параметры светильников существенно различаются в зависимости от типа. Устаревшие лампы накаливания потребляют много электроэнергии при сравнительно небольшом КПД. Светодиодные приборы экономичнее в 8-10 раз.

Для оценки крупных объектов пользуются усредненными показателями удельной мощности на единицу площади, рабочее место. В некоторых ситуациях на потребление существенное влияние оказывает режим работы или количество посетителей.

Использованная литература

  • А. В. Клевцов «Основы рационального потребления электроэнергии. Учебное пособие» 2017
  • А. А. МОТАЕВ «Настольная книга энергетика. Розничный рынок электроэнергии»
  • 2010
  • Пестриков В.М. «Домашний электрик и не только» 2006
  • А. В. Лыкин «Учет и контроль электроэнергии» 2019

Расчетная мощность для промышленных объектов

Такие потребители, как правило, отличаются повышенной энергоемкостью. Соответствующие проекты снабжения создают специализированные организации. По расчетной мощности различают предприятия:

  • малые и мини – до 750 кВ*А;
  • средние – от 75 до 150 МВ*А;
  • крупные – более 150 МВ*А.

Полученные значения используют для равномерного распределения нагрузок муниципальной электросети. Как и в предыдущих примерах, учитывают изменение потребления (суточные, недельные графики).

Как повысить расчетную мощность

Для частных, общественных, производственных и других объектов имеющиеся возможности ограничены утвержденным разрешением. Самовольное подключение мощных нагрузок недопустимо.

Чертеж из проекта электроснабжения частного дома

Чертеж из проекта электроснабжения частного дома

Изменяют условия по стандартной схеме. Сначала обращаются в снабжающую организацию. После согласования создают проектную документацию, выполняют необходимые рабочие операции.

Видео

(function(w, d, n, s, t) { w[n] = w[n] || []; w[n].push(function() { Ya.Context.AdvManager.render({ blockId: ‘R-A-263154-214’, renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-263154-214’, async: true }); }); t = d.getElementsByTagName(‘script’)[0]; s = d.createElement(‘script’); s.type = ‘text/javascript’; s.src = ‘//an.yandex.ru/system/context.js’; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); })(this, this.document, ‘yandexContextAsyncCallbacks’);

«+»ipt>»;cachedBlocksArray[80435] = «

«;cachedBlocksArray[80432] = «

«;cachedBlocksArray[80429] = «

(function(w, d, n, s, t) { w[n] = w[n] || []; w[n].push(function() { Ya.Context.AdvManager.render({ blockId: ‘R-A-263154-181’, renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-263154-181’, async: true }, function() { var g = document.createElement(‘ins’); g.className = ‘adsbygoogle’; g.style = ‘display:block;text-align:center;width:660px;height:420px;’ g.setAttribute(‘data-ad-client’, ‘ca-pub-5399081021257607’); g.setAttribute(‘data-ad-slot’, ‘6458750303’); g.setAttribute(‘data-ad-format’, ‘Rectangle’); g.setAttribute(‘data-ad-layout’, ‘true’); g.setAttribute(‘data-full-width-responsive’, ‘in-article’); document.getElementById(‘yandex_rtb_R-A-263154-181’).appendChild(g); (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); }); }); t = d.getElementsByTagName(‘script’)[0]; s = d.createElement(‘script’); s.type = ‘text/javascript’; s.src = ‘//an.yandex.ru/system/context.js’; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); })(this, this.document, ‘yandexContextAsyncCallbacks’);

«+»ipt>»;cachedBlocksArray[80428] = «

(function(w, d, n, s, t) { w[n] = w[n] || []; w[n].push(function() { Ya.Context.AdvManager.render({ blockId: ‘R-A-263154-180’, renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-263154-180’, async: true }, function() { var g = document.createElement(‘ins’); g.className = ‘adsbygoogle’; g.style = ‘width:580px;height:400px;top:0;right:0;bottom:0;left:0;margin:auto;display:block;’; g.setAttribute(‘data-ad-client’, ‘ca-pub-5399081021257607’); g.setAttribute(‘data-ad-slot’, ‘5810429370’); document.getElementById(‘yandex_rtb_R-A-263154-180’).appendChild(g); (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); }); }); t = d.getElementsByTagName(‘script’)[0]; s = d.createElement(‘script’); s.type = ‘text/javascript’; s.src = ‘//an.yandex.ru/system/context.js’; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); })(this, this.document, ‘yandexContextAsyncCallbacks’);

«+»ipt>»;cachedBlocksArray[80427] = «

«;cachedBlocksArray[80426] = «

«;cachedBlocksArray[80425] = «

(function(w, d, n, s, t) { w[n] = w[n] || []; w[n].push(function() { Ya.Context.AdvManager.render({ blockId: ‘R-A-263154-162’, renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-263154-162’, async: true }, function() { var g = document.createElement(‘ins’); g.className = ‘adsbygoogle’; g.style = ‘width:580px;height:400px;top:0;right:0;bottom:0;left:0;margin:auto;display:block;’; g.setAttribute(‘data-ad-client’, ‘ca-pub-5399081021257607’); g.setAttribute(‘data-ad-slot’, ‘2323428743’); document.getElementById(‘yandex_rtb_R-A-263154-162’).appendChild(g); (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); }); }); t = d.getElementsByTagName(‘script’)[0]; s = d.createElement(‘script’); s.type = ‘text/javascript’; s.src = ‘//an.yandex.ru/system/context.js’; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); })(this, this.document, ‘yandexContextAsyncCallbacks’);

«+»ipt>»;cachedBlocksArray[80424] = «

«;cachedBlocksArray[80423] = «

«;cachedBlocksArray[80422] = «

«;cachedBlocksArray[80441] = «

(function(w, d, n, s, t) { w[n] = w[n] || []; w[n].push(function() { Ya.Context.AdvManager.render({ blockId: ‘R-A-263154-217’, renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-263154-217’, async: true }); }); t = d.getElementsByTagName(‘script’)[0]; s = d.createElement(‘script’); s.type = ‘text/javascript’; s.src = ‘//an.yandex.ru/system/context.js’; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); })(this, this.document, ‘yandexContextAsyncCallbacks’);

«+»ipt>»;cachedBlocksArray[80434] = «

«;cachedBlocksArray[80433] = «

«+»ipt>

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

«+»ipt>»;

Оценка статьи:

1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд

(голосов:

1

, средняя оценка:

1,00

из 5)

loading.gif

Загрузка…

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...
Электрик в Дом