Factori care afectează mărimea și graficul sarcinii primite de la un grup de consumatori electrici
Sarcina rezultată asupra fiecărui element al unei instalații electrice (linie, transformator, generator), de regulă, nu este egală cu suma puterilor nominale ale receptoarelor electrice conectate și nu este o valoare constantă. În cea mai mare parte, sarcina se modifică continuu în timp de la un anumit maxim la un minim, în funcție de modul de sarcină al fiecăruia dintre receptoarele electrice conectate și de gradul de coincidență a perioadelor de comutare ale acestora.
În funcţie de modul tehnologic programul de încărcare fiecare consumator de energie electrică, chiar și în cadrul unui ciclu de funcționare, este în continuă schimbare. Vârfurile de încărcare sunt diferite ca mărime și durată. Acestea sunt înlocuite cu scăderi, iar în perioadele de frânare, motoarele în unele cazuri se transformă din consumatori de energie electrică în generatoare, dând energia de frânare rețelei.
Prin urmare, chiar dacă toți consumatorii de energie electrică au fost porniți simultan și au funcționat la sarcină maximă, atunci chiar și atunci sarcina rezultată, de regulă, nu poate fi o valoare constantă și egală cu suma rezistență nominală toate aparatele electrice asociate. Dar, în plus, există o serie de alți factori care determină natura variabilă a sarcinii rezultate și reducerea ulterioară a acesteia.
Puterea nominală sau instalată a receptorului electric aceasta este puterea indicată de producător în pașaportul său, adică puterea pentru care este proiectat receptorul electric și pe care o poate dezvolta sau consuma timp îndelungat în anumite condiții de mediu la tensiunea nominală și modul de funcționare pentru care acesta este proiectat.
Pentru motoarele electrice, puterea nominală este exprimată în kilowați aplicați arborelui. De fapt, puterea consumată de rețea este mai mare odată cu cantitatea de pierderi. Pentru alți consumatori de energie electrică, puterea nominală este exprimată în kilowați sau în kilovolti-amperi consumați de rețea (a se vedea — De ce puterea transformatorului se măsoară în kVA și motorul în kW).
Pentru evitarea erorilor este necesar la examinarea instalatiilor existente identificarea coeficientilor de proiectare, precum si la proiectarea instalatiilor noi, rezumarea puterii nominale a consumatorilor electrici exprimata in aceleasi unitati de masura. S-a convenit ca acestea să fie exprimate în kilowați nominali de funcționare continuă.
În acest caz: la motoarele electrice se adună puterile nominale, nu puterea consumată de acestea din rețea; cu alte cuvinte, randamentul motoarelor electrice este neglijat, deoarece nu poate afecta semnificativ rezultatele din cauza diferentei mici de valori, iar coeficientii calculati sunt relevati instalatiilor existente cu aceeasi presupunere; puterea nominală a receptoarelor electrice cu funcționare continuă, exprimată în kilovolti-amperi, este convertită în kilowați conform datelor pașaportului la un factor de putere nominal.
Deși dimensiunile standard ale mașinilor și dispozitivelor tehnologice sunt standardizate, dar chiar și pentru producția pe scară largă și liniile automate cu un proces tehnologic constant, nu este posibil să alegeți mașini care se potrivesc exact în funcţie de capacitatea nominală pentru o unitate tehnologică dată.
Mai mult, nu se poate face acest lucru în instalații cu proces tehnologic variabil, pentru care mașinile sunt selectate în mod deliberat de către tehnologi, ținând cont de productivitatea necesară, deși rară, maximă și „x în anumite perioade de producție.
În astfel de instalații, mașinile sunt doar parțial încărcate și, uneori, sunt complet inactive. Motoare electrice dacă este necesar, acestea sunt calculate de producător - furnizorul mașinii în funcție de capacitatea sa nominală și selectate din gama standard de puteri nominale ale motorului cu o anumită rezervă. Prin urmare, chiar și atunci când mașina funcționează la capacitate maximă, motorul său electric are rareori o sarcină nominală.
Când mașina este utilizată într-o unitate de proces care nu este la capacitatea sa nominală, motorul său electric funcționează adesea cu o subsarcină semnificativă.
Înlocuiți un astfel de motor electric subîncărcat personalul de exploatare în cea mai mare parte nu are ocazia, deoarece, în primul rând, nu este exclusă o astfel de restructurare a procesului tehnologic, în care mașina va fi încărcată complet, iar în al doilea rând, mașinile moderne sunt livrate complet cu motoare și echipamente de control, special instalate la acestea (încorporate, cu flanșă, cu arbore comun, angrenaje speciale, dispozitive de reglare etc.), care ar necesita o flotă extrem de mare de motoare de rezervă și echipamente de diferite capacități pentru înlocuire.
Orice mecanism are inevitabil perioade de nefuncționare pentru descărcare, încărcare, realimentare, schimbarea sculelor și pieselor și curățare. De asemenea, se oprește pentru reparații preventive și de bază planificate.
În instalațiile cu un număr mare de mecanisme, unde relațiile tehnologice dintre mecanisme nu sunt clar exprimate, i.e. în cazul în care nu există un flux continuu de materiale sau produse prelucrate de la un mecanism la altul și, prin urmare, mecanismele funcționează practic independent unul de celălalt, astfel de opriri sunt efectuate succesiv, în timpul funcționării altor mecanisme, iar acest lucru afectează în mod semnificativ natura și amploarea sarcina rezultată.
Pe lângă motoarele electrice ale unităților principale, există un număr mare de motoare pentru dispozitivele auxiliare care mecanizează operațiunile auxiliare: pentru rotirea pieselor mașinii în timpul reglajului acesteia, pentru descărcare și încărcare, pentru colectarea deșeurilor, rotirea supapelor, porțile de transfer etc.
Scopul principal al acestor motoare și al altor receptoare electrice similare (de exemplu, magneți, încălzitoare etc.) este astfel încât să nu poată fi pornite și funcționate atunci când motorul principal este în funcțiune. Acest lucru afectează, de asemenea, în mod semnificativ amploarea și natura sarcinii rezultate.
Datorită combinației acestor motive, chiar și într-o plantă care funcționează ritmic la capacitate maximă și mecanisme bine adaptate pentru activitatea lor, sarcina rezultată, în cea mai mare parte, variază continuu în limite care reprezintă doar o mică parte din suma puterilor nominale ale tuturor consumatorilor electrici conectați.
Valoarea acestei cote depinde nu numai de natura producției (de procesul tehnologic), de organizarea muncii și de modurile de funcționare ale mecanismelor individuale, ci, desigur, de numărul de receptoare electrice conectate. Cu cât este mai mare numărul de receptoare electrice care funcționează independent, cu atât partea din suma puterilor lor nominale este mai mică ca urmare a sarcinii.
În unele cazuri, chiar și în instalațiile care funcționează destul de ritmic la performanță maximă, sarcina rezultată nu poate fi mai mare de 15-20% din suma puterilor nominale ale receptoarelor electrice conectate iar acest lucru nu poate servi în niciun caz ca un indicator al utilizării proaste a mașinilor de proces și a echipamentelor electrice.
Din cele spuse reiese că determinarea corectă a sarcinilor de proiectare este de cea mai mare importanță. Aceasta determină, pe de o parte, posibilitatea de funcționare fiabilă și continuă a unității tehnologice proiectate cu capacitatea sa de producție completă și productivitate maximă, iar pe de altă parte, valoarea costurilor de capital, consumul de materiale și echipamente foarte valoroase pentru construcția părții electrice a instalației și eficiența economică a lucrării acesteia.
Strict vorbind, toată arta unui inginer electrician, inventând cele mai fiabile și, în plus, mai simple în funcționare, modalități economice de alimentare cu energie a instalației proiectate, toate soluțiile de circuite, calcule pentru selectarea firelor, aparatelor, echipamentelor, convertoarelor și transformatoare, toate acestea pot fi reduse la zero datorită sarcinilor de proiectare definite incorect, care servesc drept bază pentru toate calculele și deciziile ulterioare.
La proiectarea noilor instalatii, in multe cazuri este recomandabil si chiar necesar sa se prevada in prealabil o rezerva de capacitate a generatoarelor, transformatoarelor, aparatelor si firelor, tinand cont de extinderea preconizata a instalatiei. Pe această bază, uneori se susține că nu este nevoie în mod special de a depune eforturi pentru determinarea mai mult sau mai puțin precisă a sarcinilor de proiectare, deoarece marja din acestea nu va strica niciodată.
Asemenea afirmații sunt incorecte. În absența unor calcule corecte, nu poți fi niciodată sigur sarcina de proiectare nu va fi subestimata iar instalatia electrica proiectata va putea satisface nevoile intreprinderii. De asemenea, nu putem fi siguri că stocurile nu se vor dovedi excesive.
De asemenea, stocurile ascunse în calculele greșite nu pot fi niciodată luate în considerare. Acolo unde este necesar, stocurile obligatorii în mod evident vor fi adăugate la stocurile ascunse.
Ca urmare a unor astfel de calcule, stocul total va fi întotdeauna excesiv, costurile de capital vor fi nerezonabil de mari, iar instalația va funcționa neeconomic. Prin urmare, sarcinile de proiectare trebuie întotdeauna calculate cu cea mai mare atenție posibilă, iar rezervele necesare trebuie adăugate la acestea numai în mod deliberat și judiciu, și nu prin aplicarea unor factori de proiectare aleatori care creează rezerve ascunse.