Чтобы спроектировать рекламную электроустановку, необходимо оценить максимальную мощность, которая будет потребляться из питающей электросети. Проектирование на основе простой арифметической суммы мощностей всех потребителей, подключенных к электроустановке, представляет собой крайне неэкономичный подход и недобросовестную инженерную практику.
Цель данной статьи состоит в демонстрации способов оценки определенных факторов с учетом разновременности (работы всех устройств данной группы) и коэффициента использования (например, электродвигатель не работает, как правило, при своей полной мощности и т.д.) всех действующих и предполагаемых нагрузок. Приводимые значения основаны на опыте и зарегистрированных результатах работы действующих электроустановок. Кроме обеспечения основных проектных данных по отдельным цепям установки, в результате получают общие значения всей установки, на основе которой могут определяться требования к системе питания (распределительная сеть, трансформатор высокого/низкого напряжения или генератор).
Установленная мощность (кВт)
Большинство электроприемников (ЭП) имеет маркировку своей номинальной мощности (Pn). Установленная мощность есть сумма номинальных мощностей всех ЭП в электроустановке. Это не есть та мощность, которая будет потребляться фактически. В случае электродвигателей номинальная мощность является мощностью на его валу. Очевидно, что потребляемая из сети мощность будет больше. Люминесцентные и разрядные лампы, со стабилизирующими балластными сопротивлениями (дросселями), являются другими примерами, когда номинальная мощность, указанная на лампе, меньше мощности, потребляемой лампой и ее балластным сопротивлением (дросселем). Потребление мощности (кВт) необходимо знать для выбора номинальной мощности генератора или батареи, а также в случае учета требований к первичному двигателю. Для подачи мощности от низковольтной системы электроснабжения или через трансформатор высокого/низкого напряжения, определяющей величиной является полная мощность в кВА.
Установленная мощность есть сумма номинальных мощностей всех устройств-потребителей мощности в установке. Это не есть мощность, которая будет потребляться фактически.
Установленная полная мощность (кВА)
Установленная полная мощность обычно полагается равной арифметической сумме полных мощностей отдельных ЭП. Однако, максимальная расчетная полная мощность, не равна общей установленной полной мощности.
Установленная полная мощность обычно полагается равной арифметической сумме полных мощностей отдельных ЭП. Однако, максимальная потребляемая мощность, которая должна подаваться, не равна общей установленной полной мощности. Потребление полной мощности нагрузкой (которая может являться одним устройством) рассчитывается на основе ее номинальной мощности (при необходимости, с поправкой, как указывается выше для двигателей и т.д.) с использованием следующих коэффициентов:
η = КПД = выходная мощность / входная мощность
cos ϕ = коэффициент мощности = кВт / кВА
Полная (кажущаяся) мощность, потребляемая электроприемником:
Pa = Pn /(η · cos ϕ)
Из этого значения выводится полный ток Ia (A), потребляемый ЭП:
- для одного ЭП с подсоединением между фазой и нейтралью.
- для 3-фазной симметричной нагрузки
V - фазное напряжение (В)
U - линейное напряжение (В)
Следует отметить, что, строго говоря, полная мощность не является арифметической суммой расчетных номинальных значений полной мощности отдельных потребителей (если потребители имеют разный коэффициент мощности).
Однако общепринято делать простое арифметическое суммирование, результат которого дает значение кВА, которое превышает действительное значение на допустимый «расчетный запас».
Установленная мощность потребителя
Люминесцентные лампы и сопутствующее оборудование:
Мощность Pn (Вт), указанная на трубке люминесцентной лампы, не включает мощность, рассеиваемую в дросселе стартера.
Ток рассчитывается следующим образом:
Где U-напряжение, подаваемое на лампу в комплекте с сопутствующим оборудованием. Если на дросселе не указывается значение потерь мощности, можно использовать значение 25% Pn.
Стандартные люминесцентные лампы
- cos ϕ =0,6 без конденсатора для компенсации коэффициента мощности
- cos ϕ =0,86 с компенсацией
- cos ϕ =0,96 для электронного дросселя
На рис.1 показаны значения cos ϕ для различных типов дросселей
Рис. 1 Потребление тока и мощности для люминесцентных ламп общепринятых размеров (при 230 В-50 Гц)
Компактные люминесцентные лампы
Компактные люминесцентные лампы имеют такие же характеристики по экономии и сроку службы, как и традиционные лампы.
Рис.2 Потребление тока и мощности для компактных люминесцентных ламп (при 230 В-50 Гц)
Газоразрядные лампы
Рис. 3 показывает ток, принимаемый всем устройством, включая все сопутствующее вспомогательное оборудование. Эти лампы основаны на электрическом разряде через газ или пар металлического соединения, которое заключено в герметичную прозрачную оболочку при заданном давлении. Эти лампы имеют большое время пуска, в течение которого ток Ia больше номинального тока In. Потребление мощности и тока приводится для различных типов ламп (типовые средние значения могут слегка отличаться в зависимости от производителя).
Рис.3 Потребление тока для газоразрядных ламп (при 230 В-50 Гц)
Оценка максимальной нагрузки (кВА)
Все отдельные ЭП не обязательно работают при полной номинальной мощности и одновременно. Коэффициенты ku и ks позволяют определить максимальную полную мощность электроустановки.
Коэффициент максимального использования (ku)
В нормальных режимах работы потребление мощности обычно меньше номинальной мощности. Это довольно частое явление, которое оправдывает применение коэффициента использования (ku) при оценке реальных значений. Этот коэффициент должен применяться для каждого ЭП, особенно для электродвигателей, которые крайне редко работают при полной нагрузке. В промышленной установке этот коэффициент может оцениваться по среднему значению 0,75 для двигателей. Для освещения лампами накаливания этот коэффициент всегда равен 1. Для цепей со штепсельными розетками этот коэффициент полностью зависит от типа приборов, питаемых от штепсельных розеток.
Коэффициент одновременности (ks)
Практически одновременная работа всех установленных ЭП определенной установки никогда не происходит, т.е., всегда существует некоторая степень разновременности, и этот факт учитывается при расчете путем применения коэффициента одновременности (ks). Коэффициент ks применяется для каждой группы ЭП (например, запитываемых от главного или вторичного распределительного устройства). Определение этих коэффициентов входит в ответственность конструктора, поскольку требует детального знания установки и условий работы отдельных цепей. По этой причине невозможно дать точные значения для общего применения.
