Các phương pháp xác định phụ tải tính toánPhương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ sốnhu cầuMột cách gần đúng có thể lấy P = PđđmStt=√Ptt+Qtt= PttCosφTrong đó :- P
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO NHÀ XƯỞNG
Cơ sở lý thuyết
1.1.1 Khái niệm về phụ tải tính toán
Phụ tải tính toán là một số liệu rất cơ bản dùng để thiết kế hệ thống cung cấp điện,
Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế (biến đổi) về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất Nói một cách khác, phụ tải tính toán cũng làm nóng vật dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra Như vậy nếu chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính toán thì có thể đảm bảo an toàn về mặt phát nóng cho các thiết bị đó trong mọi trạng thái vận hành.
1.1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán
Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu
Một cách gần đúng có thể lấy P = Pđ đm
- P , P : công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i ( kW)đi đmi
- P , Q , S : công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán củatt tt tt nhóm thiết bị ( kW, kVAR, kVA )
- n : số thiết bị trong nhóm
- K : hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ đặc trưng tra trong sổ tay tranc cứu
Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, thuận tiện Nhược điểm của phương pháp này là kém chính xác Bởi hệ số nhu cầu tra trong sổ tay là một số liệu cố định cho trước, không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm.
Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất
- p : suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất ( W/m ), Giá trị po 2 o đươc tra trong các sổ tay,
Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng khi có phụ tải phân bố đồng đều trên diện tích sản xuất, nên nó được dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, thiết kế chiếu sáng.
Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị thành phẩm
M : Số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong một năm
Wo : Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm ( kWh )
Tmax : Thời gian sử dụng công suất lớn nhất ( giờ )
Phương pháp này được dùng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến đổi như : quạt gió, máy nén khí, bình điện phân… Khi đó phụ tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tính toán tương đối chính xác.
Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại
(1.6) Trong đó : n : Số thiết bị điện trong nhóm
Pđmi : Công suất định mức thiết bị thứ i trong nhóm
Kmax : Hệ số cực đại tra trong sổ tay theo quan hệ
Kmax = f ( n , K )hq sd nhq : số thiết bị sử dụng điện có hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng công suất và chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực tế.( Gồm có các thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau )
Công thức để tính n như sau :hq n hq = ( ∑ i=1 n
Pđm : công suất định mức của thiết bị thứ i n : số thiết bị có trong nhóm
Khi n lớn thì việc xác định n theo phương pháp trên khá phức tạp do đóhq có thể xác định n một cách gần đúng theo cách sau :hq
+ Khi thoả mãn điều kiện : m= P dmmax
P mmin ≤ 3 và Ksd ≥ 0,4 thì lấy n = nhq
Trong đó Pđm min, Pđm max là công suất định mức bé nhất và lớn nhất của các thiết bị trong nhóm
+ Khi m > 3 và K ≥ 0,2 thì n có thể xác định theo công thức sau :sd hq n hq = ( 2 ∑ i=1 n
+ Khi m > 3 và K < 0,2 thì n được xác định theo trình tự như sau :sd hq
Tính n - số thiết bị có công suất ≥ 0,5P1 đm max
Tính P - tổng công suất của n thiết bị kể trên :1 1
P : tổng công suất của các thiết bị trong nhóm :
Dựa vào n*, P* tra bảng xác định được nhq* = f (n*,P* )
Cần chú ý là nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn khi tính n theo công thức :hq
Kd : hệ số đóng điện tương đối phần trăm
Cũng cần quy đổi về công suất 3 pha đối với các thiết bị dùng điện 1 pha. + Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha :
+ Thiết bị một pha đấu vào điện áp dây :
Chú ý : Khi số thiết bị hiệu quả bé hơn 4 thì có thể dùng phương pháp đơn giản sau để xác định phụ tải tính toán :
+ Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị gồm số thiết bị là 3 hay ít hơn có thể lấy bằng công suất danh định của nhóm thiết bị đó :
P dmi (1.12) n : số thiết bị tiêu thụ điện thực tế trong nhóm.
Khi số thiết bị tiêu thụ thực tế trong nhóm lớn hơn 3 nhưng số thiết bị tiêu thụ hiệu quả nhỏ hơn 4 thì có thể xác định phụ tải tính toán theo công thức :
(1.13) Trong đó : K là hệ số tải , Nếu không biết chính xác có thể lấy như sau :t
Kt = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn.
Kt = 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số hình dáng
S tt = √ P tt 2 +Q tt 2 = P tt cosφ
(1.3) Trong đó K : hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tay.hd
P : công suất trung bình của nhóm thiết bị khảo sát.tb
A : điện năng tiêu thụ của một nhóm hộ tiêu thụ trong khoảng thời gian T.
Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch trung bình bình phương
(1.15) Trong đó : β : hệ số tán xạ, δ : độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình, Phương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải cho các nhóm thiết bị của phân xưởng hoặc của toàn bộ nhà máy Tuy nhiên phương pháp này ít được dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin về phụ tải mà chỉ phù hợp với hệ thống đang vận hành.
Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị
Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị khác trong nhóm làm việc bình thường và được tính theo công thức sau :
Ikđ max - dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm.
Itt - dòng tính toán của nhóm máy.
Iđm max - dòng định mức của thiết bị đang khởi động.
Ksd - hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động.
Xác định phụ tải tính toán chiếu sáng cho nhà xưởng
1.2.1 Yêu cầu thiết kế chiếu sáng Để đạt dược những yêu cầu chiếu sáng đặt ra thì khi thiết kế chiếu sáng cần chú ý: Độ rọi trên toàn mặt phẳng làm việc phải đạt giá trị tối thiểu theo yêu cầu. Ánh sáng phải phù hợp vào tính chất của công việc, thông thường chọn nguồn sáng giống ánh sáng ban ngày.
Tạo được tính tiện nghi cần thiết :
• Không gây chói do các tia sáng chiếu trực tiếp từ đèn tới mắt.
• Không gây chói do các tia phản xạ từ các vật xung quanh.
• Không có bóng tối trên mặt bằng làm việc.
• Phải tạo được độ rọi tương đối đồng đều để khi quan sát nơi này sang nơi khác mắt không phải điều tiết quá nhiều (độ chênh lệch tối đa không quá 20%).
• Phải có hệ thống điều khiển từ xa và tự động hoá.
• Tiết kiệm năng lượng và giá cả hợp lý.
1.2.2 Tính toán phụ tải chiếu sáng
Tổng quan về phân xưởng chiếu sáng
Vì đây là phân xưởng sản xuất nên đòi hỏi phải đảm bảo độ chính xác cao, màu giống ánh sáng ban ngày,
Chọn độ rọi theo tiêu chuẩn TCVN 7114-2008 [1]
Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích: cs *
P : công suất của đèn (W ) sl : số lượng bóng đèn Đây là phân xưởng sản xuất cho nên việc thiết kế chiếu sáng ta phải quan tâm đến loại đèn dùng trong phân xưởng Với điều kiện phân xưởng có trần cao, yêu cầu sữa chữa chính xác và tạo điều kiện thuận lợi cho người làm việc thì ta nên chọn loại đèn Metal Halide có công suất 250W và hệ số công suất cos = 0,8. Chọn P 0 = 12 (W/m2)
Với cosφ = 0,8, ta suy ra:cs
S ttcs = P ttcs cosφcs = 10,368 0,8 = 12,96 (kVA)
Xác định phụ tải tính toán động lực cho nhà xưởng
1.3.1 Phân loại và phân nhóm phụ tải điện trong phân xưởng sửa chữa cơ khí.
Các thiết bị phần lớn đều làm việc ở chế độ dài hạn, Chỉ có phụ tải máy biến áp hàn làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại và sử dụng điện áp dây, Do đó cần quy đổi về chế độ làm việc dài hạn :
- Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau :
Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc.
Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau tránh chồng chéo và giảm chiều dài dây dẫn hạ áp.
Công suất các nhóm cũng nên không quá chênh lệch nhóm nhằm giảm chủng loại tủ động lực.
- Căn cứ vào vị trí, công suất các máy công cụ được bố trí trên mặt phẳng ta chia phân xưởng thành 3 nhóm thiết bị phụ tải:
Hình 1.1- Sơ đô phân chia nhóm thiết bị
+Dựa vào thông tin và yêu cầu đề bài ta có bảng thông số sau:
Bảng 1.1- Bảng phân chia nhóm thiết bị phân xưởng
TT Tên nhóm và tên thiết bị
Ký hiệu trên mặt bằng
8 Máy mài tròn vạn năng
9 Máy mài tròn vạn năng
10 Máy mài tròn vạn năng
1.3.2 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải
Bảng 1.2-Danh sách thiết bị nhóm 1
TT Tên nhóm và tên thiết bị
Ký hiệu trên mặt bằng
(kW) Cosφ Hệ số ksd
Dựa vào sô liệu đã cho ta tính được hệ số k trung bình và cos trung bình:sd φ ksd=0, cosφ=0,89 n; n 1 =5 ;n ¿ = n1 n =0,45 P9,3 (KW ); P 1 8 (KW);P ¿ =0,87 n¿ hq = 0,95 p ¿2 n ¿ +(1−p ¿ ) 2 1−n ¿
Công suất tính toán động lực của nhóm 1:
P đm =1, 66.0,35.169,3,36(kW) (theo công thức 1,6)
Q tt1 =P tt1 tan φtb ,63.0,5 P,3S tt = √ Q tt
2 =√50 , 3 2 + 98 , 36 110,72 2 = (KVA) (theo công thức 1,2 và 1,3)
Tương tự ta tính các nhóm còn lại có bảng sau:
Bảng 1.3-Kết quả nhóm phụ tải của phân xưởng
Tên nhóm và thiết bị
Ký hiệu trên bản vẽ
Công suất đặt (kW) cos φ
Số thiết bị hiệu quả
Máy mài tròn vạn năng
Máy mài tròn vạn năng
Máy mài tròn vạn năng
Tổng công suất phân xưởng
Phụ tải tính toán tổng hợp nhà xưởng
Phụ tải tác dụng (động lực) của toàn phân xưởng:
Trong đó K là hệ số đồng thời của toàn phân xưởng, lấy K = 0,9dt dt
Phụ tải phản kháng của phân xưởng:
Phụ tải toàn phần của phân xưởng kể cả chiếu sáng:
