Cálculo de cargas elétricas
Determinação de cargas máximas pelo método do fator de demanda
Este método é o mais simples e se resume a calcular a carga ativa máxima usando a fórmula:
O método do coeficiente de demanda pode ser usado para calcular cargas para esses grupos separados de consumidores de eletricidade, oficinas e empresas em geral, para os quais existem dados sobre o valor desse coeficiente (consulte Coeficientes para calcular cargas elétricas).
Ao calcular as cargas para grupos individuais de receptores elétricos, este método é recomendado para aqueles grupos cujos receptores elétricos trabalham com carga constante e com fator de serviço igual a (ou próximo a) um, como motores elétricos de bombas, fãs e outros.
De acordo com o valor de P30 obtido para cada grupo de consumidores elétricos, a carga reativa é determinada:
além disso, tanφ é determinado pela característica cosφ de um dado grupo de consumidores elétricos.
As cargas ativas e reativas são então somadas separadamente e a carga total é encontrada:
As cargas ΣP30 e ΣQ30 são as somas dos valores máximos para grupos individuais de consumidores elétricos, enquanto na verdade o valor máximo deve ser determinado. Portanto, ao determinar as cargas de uma seção de rede com um grande número de diferentes grupos de receptores elétricos, o coeficiente de combinação dos máximos KΣ deve ser introduzido, ou seja,
O valor de KΣ está na faixa de 0,8 a 1, e o limite inferior geralmente é considerado quando se calculam as cargas em toda a planta como um todo.
Para receptores elétricos separados alta potência, bem como para usuários de energia, raramente ou mesmo pela primeira vez na prática de projeto, os fatores de demanda devem ser identificados esclarecendo os fatores de carga reais junto com os tecnólogos.
Determinação de cargas máximas pelo método de expressão dupla
Este método foi proposto pelo Eng. DS Livshits inicialmente para determinar as cargas de projeto para motores elétricos do acionamento individual de máquinas de usinagem e, em seguida, foi estendido para outros grupos de receptores elétricos.
De acordo com este método, a carga ativa máxima de meia hora para um grupo de consumidores elétricos com o mesmo modo de operação é determinada pela expressão:
onde Рn — capacidade instalada dos maiores consumidores de energia, b, c — coeficientes que são constantes para um determinado grupo de consumidores de energia sob o mesmo modo de operação.
De acordo com o sentido físico, o primeiro membro da fórmula de cálculo determina a potência média e o segundo - a potência adicional que pode ocorrer em meia hora como resultado da coincidência da carga máxima dos consumidores elétricos individuais do grupo . Portanto:
Segue-se que para pequenos valores de Pp em comparação com Ru, o que acontece com um grande número de receptores elétricos de mais ou menos a mesma potência, K30 ≈ CP, e o segundo termo da fórmula de cálculo pode ser desprezado nesses casos, assumindo P30 ≈ bPp ≈ Psr.cm. Pelo contrário, com um pequeno número de receptores elétricos, especialmente se diferirem acentuadamente em potência, a influência do segundo termo na fórmula torna-se muito significativa.
Os cálculos usando esse método são mais complicados do que usando o método do fator de demanda. Portanto, o uso do método de expressão dupla é justificado apenas para grupos de consumidores de energia operando com carga variável e com baixos coeficientes de comutação, para os quais os coeficientes de demanda estão ausentes ou podem levar a resultados errôneos. Em particular, por exemplo, é possível recomendar o uso deste método para motores elétricos de máquinas metalúrgicas e para fornos de resistência elétrica de pequena potência com carregamento periódico de produtos.
O método para determinar a carga total S30 usando este método é semelhante ao descrito para o método do fator de demanda.
Determinação de cargas máximas pelo método do número efetivo de consumidores de energia.
O número efetivo de receptores elétricos é entendido como o número de receptores, iguais em potência e homogêneos no modo de operação, que determina o mesmo valor do máximo calculado como um grupo de receptores com potência e modo de operação diferentes.
O número efetivo de consumidores de energia é determinado pela expressão:
O maior sol e o fator de utilização correspondente a este grupo de receptores elétricos, de acordo com as tabelas de referência, o fator máximo de KM e, em seguida, o máximo de meia hora da carga ativa são determinados
Para calcular a carga de cada grupo de receptores elétricos com o mesmo modo de operação, a determinação de PE só faz sentido se os receptores elétricos incluídos no grupo diferirem significativamente em potência.
Com os mesmos receptores elétricos de potência incluídos no grupo
ou seja o número efetivo de motores elétricos é igual ao número real. Portanto, com capacidades iguais ou ligeiramente diferentes dos consumidores de energia do grupo, é recomendável determinar o CM de acordo com o número real de consumidores de energia.
Ao calcular a carga para vários grupos de receptores elétricos, é necessário determinar o valor médio do fator de utilização usando a fórmula:
O método do número efetivo de receptores elétricos é aplicável a qualquer grupo de receptores elétricos, incluindo receptores elétricos operados intermitentemente. Neste último caso, a potência instalada Ru é reduzida para ciclo de trabalho = 100%, ou seja, à operação contínua.
O método do número efetivo de usuários é melhor do que os outros métodos porque o fator máximo, que é função do número de usuários, está envolvido na determinação da carga.Em outras palavras, este método calcula o máximo da soma das cargas de grupos individuais, e não a soma dos máximos, como é o caso, por exemplo, do método do coeficiente de busca.
Para calcular a componente reativa da carga Q30 a partir do valor encontrado de P30, é necessário determinar tanφ. Para tanto, é necessário calcular a carga média para cada grupo de consumidores elétricos e determinar tanφ a partir da relação:
Voltando à definição de PE, deve-se notar que com um grande número de grupos e diferentes capacidades de receptores elétricos individuais nos grupos, encontrar ΣPy2 acaba sendo praticamente inaceitável. Portanto, um método simplificado é usado para determinar pe dependendo do valor relativo do número afetivo de receptores elétricos pe = ne / n.
Este número é encontrado nas tabelas de referência, dependendo das proporções:
onde n1 é o número de receptores elétricos, cada um com capacidade de pelo menos metade da potência do receptor elétrico mais potente, ΣPupg1 é a soma das potências instaladas desses receptores elétricos, n — o número de todos os consumidores elétricos , ΣPу — a soma das potências instaladas de todos os consumidores elétricos.
Determinação de cargas máximas com base em normas específicas de consumo de eletricidade por unidade de produção
Para ter informações sobre a produtividade planejada da empresa, oficina ou grupo tecnológico de receptores e para consumo específico de energia ativa por unidade de produção, você pode calcular a carga ativa máxima de meia hora usando a expressão,
onde Wyd é o consumo específico de energia por tonelada de produto, ME a produção anual, Tm.a — o número anual de horas de uso da carga ativa máxima.
Nesse caso, a carga total é determinada com base no fator de potência anual médio ponderado:
Este método de cálculo pode ser usado para determinar aproximadamente as cargas para empresas como um todo ou para oficinas individuais que produzem produtos acabados. Para calcular as cargas em seções individuais de redes elétricas, o uso desse método, via de regra, acaba sendo impossível.
Casos específicos de determinação das cargas máximas com o número de consumidores de energia até cinco
A contagem das cargas de grupos com um pequeno número de consumidores de energia pode ser feita das seguintes formas simplificadas.
1. Se houver dois ou três receptores elétricos no grupo, a soma da potência nominal dos receptores elétricos pode ser tomada como a carga máxima calculada:
e portanto
Para receptores elétricos, que são homogêneos em tipo, potência e modo de operação, a adição aritmética das potências totais é permitida. Então,
2. Se houver quatro ou cinco receptores elétricos do mesmo tipo, potência e modo de operação no grupo, a carga máxima pode ser calculada com base no fator de carga médio e, neste caso, a soma aritmética das potências totais pode ser assumida ser:
3. Com o mesmo número de diferentes tipos de receptores elétricos, a carga máxima calculada deve ser tomada como a soma dos produtos da potência nominal dos receptores elétricos e os fatores de carga característicos desses receptores elétricos:
e portanto:
Determinação de cargas máximas na presença de um grupo, juntamente com consumidores trifásicos, também monofásicos de eletricidade
Se a potência total instalada dos receptores elétricos monofásicos estacionários e móveis não exceder 15% da potência total dos receptores elétricos trifásicos, toda a carga poderá ser considerada trifásica, independentemente do grau de uniformidade da distribuição de cargas monofásicas em fases.
Caso contrário, ou seja, se a potência total instalada dos consumidores monofásicos for superior a 15% da potência total dos receptores trifásicos, a distribuição das cargas monofásicas por fases deve ser feita de forma que o maior grau de uniformidade é alcançado.
Quando isso for bem-sucedido, a contagem de carga pode ser feita da maneira usual, mas se não, a contagem deve ser feita para a fase mais carregada. Neste caso, dois casos são possíveis:
1. todos os consumidores elétricos monofásicos estão conectados à tensão de fase,
2. entre os receptores elétricos monofásicos também existem aqueles que estão ligados à tensão de rede.
No primeiro caso, para a potência instalada, um terço de sua potência real deve ser tomado para grupos de receptores elétricos trifásicos (se houver), para grupos de receptores elétricos monofásicos - a potência conectada à fase mais carregada.
De acordo com as potências de fase assim obtidas, calcula-se a carga máxima da fase mais carregada em cada uma das vias e a seguir, multiplicando por 3, determina-se a carga da linha trifásica.
No segundo caso, a fase mais carregada só pode ser determinada calculando as potências médias para as quais as cargas monofásicas conectadas à tensão da rede devem ser trazidas para as fases correspondentes.
Reduzida à fase a, a potência ativa dos receptores monofásicos conectados, por exemplo, entre as fases ab e ac, é determinada pela expressão:
Assim, a potência reativa de tais receptores
aqui Рab, Ras são as potências conectadas à tensão da linha, respectivamente entre as fases ab e ac, p (ab) a, p (ac) a, q (ab) a, q (ac) a, são os coeficientes de trazer as cargas, conectadas à tensão da linha, para a fase A.
Ao reorganizar circularmente os índices, podem ser obtidas expressões para dar a potência a cada fase.